L'effet Doppler pour les ondes sonores

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L'effet Doppler est un moyen par lequel propriétés des vagues (en particulier, les fréquences) sont influencées par le mouvement d'une source ou d'un auditeur. L'image de droite montre comment une source en mouvement déformerait les ondes provenant d'elle, en raison de l'effet Doppler (également connu sous le nom de Doppler ).

Si vous avez déjà attendu à un passage à niveau et écouté le sifflet du train, vous avez probablement remarqué que la hauteur du sifflet change à mesure qu'il se déplace par rapport à votre position. De même, la tonalité d'une sirène change à mesure qu'elle s'approche puis vous dépasse sur la route.

Calcul de l'effet Doppler

Considérez une situation où le mouvement est orienté dans une ligne entre l'auditeur L et la source S, avec la direction de l'auditeur à la source comme direction positive. Les vitesses dans_L et dans_S sont les vitesses de l'auditeur et de la source par rapport au milieu ondulatoire (ici l'air, considéré au repos). La vitesse de l'onde sonore, dans , est toujours considéré comme positif.

En appliquant ces mouvements et en sautant toutes les dérivations désordonnées, nous obtenons la fréquence entendue par l'auditeur ( F_L ) en fonction de la fréquence de la source ( F_S ):

F_L = [( dans + dans_L )/( dans + dans_S )] F_S

Si l'auditeur est au repos, alors dans_L = 0.
Si la source est au repos, alors dans_S = 0.
Cela signifie que si ni la source ni l'auditeur ne bougent, alors F_L = F_S , ce qui est exactement ce à quoi on pourrait s'attendre.

Si l'auditeur se dirige vers la source, alors dans_L > 0, mais s'il s'éloigne de la source, alors dans_L <0.

Alternativement, si la source se déplace vers l'auditeur, le mouvement est dans le sens négatif, donc dans_S <0, but if the source is moving away from the listener then dans_S > 0.

Effet Doppler et autres ondes

L'effet Doppler est fondamentalement une propriété du comportement des ondes physiques, il n'y a donc aucune raison de croire qu'il ne s'applique qu'aux ondes sonores. En effet, toute sorte d'onde semble présenter l'effet Doppler.

Ce même concept peut être appliqué non seulement aux ondes lumineuses. Cela déplace la lumière le long du spectre électromagnétique de la lumière (à la fois lumière visible et au-delà), créant un Décalage Doppler dans les ondes lumineuses cela s'appelle soit un décalage vers le rouge ou un décalage vers le bleu, selon que la source et l'observateur s'éloignent l'un de l'autre ou se rapprochent l'un de l'autre. En 1927, l'astronome Edwin Hubble a observé que la lumière des galaxies lointaines se déplaçait d'une manière qui correspondait aux prédictions du décalage Doppler et a pu l'utiliser pour prédire la vitesse à laquelle elles s'éloignaient de la Terre. Il s'est avéré qu'en général, les galaxies lointaines s'éloignaient de la Terre plus rapidement que les galaxies proches. Cette découverte a permis de convaincre astronomes et physiciens (dont ​ Albert Einstein ) que l'univers était en fait en expansion, au lieu de rester statique pour toute l'éternité, et finalement ces observations ont conduit au développement de la la théorie du Big Bang .