Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

3.4 Doppler-ilmiö

Doppler-ilmiössä äänilähde ja äänen havaitsija liikkuvat toistensa suhteen. Jos äänilähde ja havaitsija liikkuvat kohti toisiaan, äänet saapuvat havaitsijaan suuremmalla taajuudella kuin paikallaan ollessa. Vastaavasti jos äänilähde ja havaitsija liikkuvat poispäin toisistaan, äänet saapuvat havaitsijaan pienemmällä taajuudella kuin paikallaan ollessa. Ilmiö on esitetty alla olevassa kuvassa.

Vasemmalla: Paikallaan oleva aaltolähde, aallot saapuvat vasempaan ja oikeaan seinään samalla taajuudella.
(Kuva: Lookang, CC BY-SA 3.0)

Oikealla: Liikkuva äänilähde. Aallot saapuvat vasempaan reunaan hitaammalla taajuudella ja oikeaan reunaan suuremmalla taajuudella.
(Kuva: Lookang, CC BY-SA 3.0)

Doppler-ilmiön voi havaita kohti tulevan ja poispäin kulkevan auton tai esimerkiksi hälytysajoneuvon sireenin erilaisesta äänestä. Kohti tullessa ääni on korkeampi, poispäin mennessä matalampi.

Äänilähteen ja havaitsijan liikkuessa havaitun äänen taajuus saadaan

missä f0 on alkuperäisen äänen taajuus, v on äänen nopeus, vk on kuulijan nopeus kohti äänilähdettä ja vl on äänilähteen nopeus kohti poispäin kuulijasta.

Doppler-ilmiötä käytetään muun muassa lääketieteellisessä kuvantamisessa ja poliisin liikennenopeustutkissa. Veren liikettä sydämessä voidaan tutkia ultraääntä käyttävällä doppler-kuvauslaitteella.

Liikennetutka taas lähettää korkeataajuisia radioaaltoja, jotka heijastuvat mitattavasta kohteesta takaisin. Jos tutkan ja kohteen etäisyys pienenee, aallot saapuvat takaisin tutkaan suuremmalla taajuudella.

Doppler-ilmiö valolla. Poispäin liikkuva kohde näyttää punaisemmalta, kohti liikkuva kohde sinisemmältä.
(Kuva: Aleš Tošovský, GFDL 1.2)

Tähtitieteessä kaukaisten taivaankappaleiden nopeus voidaan mitata valon doppler-ilmiön avulla. Jos kappale liikkuu nopeasti poispäin havaitsijasta, se näyttää tavallista punaisemmalta. Jos kappale liikkuu kohti katsojaa, se näyttää tavallista sinisemmältä. Lähes kaikki kaukaiset taivaankappaleet liikkuvat meistä poispäin, minkä takia siirtymää kutsutaan usein punasiirtymäksi.

Katso animaatio
http://www.walter-fendt.de/ph14e/dopplereff.htm


Kuuntele, miltä kuulostaa ohi ajavan auton torvi
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Speeding-car-horn_doppler_effect_sample.ogg


 

   Kertaus

  • Doppler-ilmiössä äänilähde ja havaitsija liikkuvat toistensa suhteen. Jos etäisyys pienenee, äänen taajuus kasvaa. Jos etäisyys kasvaa, äänen taajuus pienenee.
  • Doppler-ilmiötä käytetään esimerkiksi lääketieteellisessä kuvantamisessa ja liikennenopeustutkassa.
  • Tähtitieteessä taivaankappaleiden nopeuksia voidaan mitata valon doppler-ilmiön eli niin sanotun punasiirtymän avulla.

 

Otavan Opisto / Mika Letonsaari


Tämä oppimateriaali on lisensoitu Creative Commons Nimeä - Tarttuva 3.0 Muokkaamaton -lisenssillä. Mahdollisesti lisenssin ulkopuolelle jäävät oppimateriaalin osat on merkitty erikseen.

© 2015 Otavan Opisto