Doppler Etkisi Nedir?
Doppler etkisi; kaynağın, gözlemcinin ya da her ikisinin de dalgayı taşıyan ortama göre hareket etmesi durumunda gözlemlenen dalga frekansının değişmesidir. Yaklaşan bir ambulansın sireninin daha tiz, uzaklaşırken ise daha pes duyulmasının nedeni tam olarak budur. Bu araç, havadaki gibi bir ortamda yayılan sesin klasik akustik Doppler etkisini hesaplar.
Hesaplama Aracı Nasıl Kullanılır?
Kaynak frekansı f değerini hertz cinsinden, ortamdaki ses hızı c değerini (20 °C'deki kuru havada yaklaşık 343 m/s) ve gözlemci ile kaynağın hızlarını girin. Gözlemci kaynağa doğru hareket ediyorsa gözlemci hızını (\(v_o\)) pozitif, kaynak gözlemciye doğru hareket ediyorsa kaynak hızını (\(v_s\)) pozitif girin; uzaklaşma durumunda ise negatif değerler kullanın. Araç, gözlemlenen frekans \(f'\) ile frekans kayması \(\Delta f\) değerini verir.
Formülün Açıklaması
Genel akustik Doppler bağıntısı $$f' = f \cdot \frac{c + v_o}{c - v_s}$$ şeklindedir. Gözlemcinin kaynağa doğru hareketi payı büyütür, kaynağın gözlemciye doğru hareketi ise paydayı küçültür; her ikisi de gözlemlenen frekansı artırır. İşaretleri tersine çevirdiğinizde gözlemlenen frekans, kaynak frekansının altına düşer.
Örnek Çözüm
Bir araba kornası \(f = 440\ \text{Hz}\) yayıyor ve \(c = 343\ \text{m/s}\) olan havada, \(v_s = 30\ \text{m/s}\) hızla yerinde duran bir dinleyiciye doğru (\(v_o = 0\)) ilerliyor. Bu durumda $$f' = 440 \times \frac{343 + 0}{343 - 30} = 440 \times \frac{343}{313} \approx 482{,}17\ \text{Hz}$$ olur. Korna yaklaşırken sesin tizliği yaklaşık 42 Hz artar.
Sıkça Sorulan Sorular
Bu hesaplama ışık için de geçerli mi? Hayır. Işıkta ortam bulunmadığı için göreli (relativistik) Doppler formülü kullanılır. Bu araç ses dalgaları içindir.
Hangi ses hızını kullanmalıyım? 20 °C'deki havada yaklaşık 343 m/s; bu değer sıcaklığa, neme ve ortama göre değişir (suda yaklaşık 1480 m/s).
Kaynak ses hızına ulaşırsa ne olur? \(v_s = c\) olduğunda payda sıfır olur ve formül geçerliliğini yitirir; bu, sonik patlamayı oluşturan şok dalgası bölgesidir ve araç bu durumda 0 döndürür.
