2.Ефект доплера

Ефект Допплера можна легко спостерігати саме на акустичних коливаннях. Коли до нас наближається поїзд або автомобіль з увімкненим сигналом, то з його наближенням, а потім віддаленням ми помічаємо різку зміну висоти тону звуку сигналу. З віддаленням джерела частота коливань зменшується. Це явище називають ефектом Допплера, причина його полягає в тому, що з наближенням до спостерігача джерела звуку він за одиницю часу сприймає більшу кількість хвиль, ніж тоді, коли джерело звуку віддаляється.

Тому спостерігач сприймає більшу кількість коливань за секунду, коли джерело звуку наближається, і меншу — коли віддаляється. Нехай джерело звуку S (мал. 2.33) рухається до спостерігача зі швидкістю v. Частота коливань, які випромінює джерело, дорівнює f. За  інтервал  часу  джерело посилає одну хвилю, яка поширюється в середовищі, що розглядається зі швидкістю u. За інтервал часу  джерело звуку наблизиться до спостерігача на відстань  Отже, кінець наступної хвилі, що вийде із джерела через  секунд, буде віддалений у просторі від кінця попередньої хвилі не на довжину хвилі  що мало б місце за нерухомого джерела звуку, а на меншу довжину:

Отже, спостерігач сприйматиме звук хвилі ' меншої довжини, якій відповідає частота f ' (мал. 2.34, 2.35):

Аналогічно за віддаляння джерела звуку від спостерігача зі швидкістю v частоту сприйнятих ним коливань визначають за формулою:

Якщо спостерігач наближається до нерухомого джерела звуку, частота коливань, яку він сприймає, також зростає, оскільки спостерігач при цьому швидше проходить довжини хвиль або частіше стикається з гребенями хвиль. Якщо спостерігач рухається до джерела звуку, частоту сприйнятих коливань визначають за формулою якщо він рухається від джерела звуку — за формулою

За явищем Допплера, можна встановити, наближається джерело коливань до спостерігача чи віддаляється від нього, і з якою швидкістю відбувається цей процес. Це явище широко використовують в астрономії для визначення швидкості руху світил.