Se for deg at du er ambulansesjåfør og at du må kjøre i høy hastighet langs gatene i en storby fylt med biler. Tenk deg at du er en av menneskene på fortauet. Du står ved krysset og venter på øyeblikket når du kan krysse gaten. Men først må du hoppe over racingambulansen.
Brølet fra sirenen hennes høres langveisfra. Men det rare er, jo nærmere en bil med rødt kors kjører opp, jo høyere blir lyden fra en sirene. Når bilen begynner å bevege seg, gjentas den samme tingen, men omvendt. Når bilen beveger seg, blir lyden fra sirenen lavere og lavere til den forsvinner helt. Samtidig merker ikke ambulansesjåføren noen endringer. For ham endres ikke lydkvaliteten.
Men en utenforstående observatør hører hvordan tonehøyden stiger og hvordan tonaliteten avtar med avstanden. Lydbølger forplanter seg i luften på samme måte som havbølger på overflaten av vannet.
Så hva som virkelig skjer. Hvem hører riktig? En sjåfør eller en fotgjenger? Forandrer lyden på sirenen lyden? Begge har rett. Mer presist er det ingen som tar feil: både sjåføren og fotgjengeren hører nøyaktig hva de skal høre. Forskjellen i oppfatning skyldes Doppler-effekten. Det vi hører som lyd, er faktisk bølger som forplanter seg gjennom luften.
Sirenen får luftmolekyler til å vibrere. Lydbølger forplanter seg i luften på samme måte som havbølger på overflaten av vannet.En bølge er et område med rarefaction, som deretter blir et område med komprimering. Prosessen gjentas mange ganger på ett sekund og sprer seg. Dette er lydbølgen. Jo nærmere de samme delene av bølgene er hverandre, jo høyere er lyden, det vil si, jo større er frekvensen.
I vårt tilfelle, når den "raske" bølgen nærmer seg, blir lydbølgene nærmere hverandre for fotgjengeren, fordi bevegelseshastigheten til bilen og lyden samles. Jo mindre avstand mellom lydbølgene er, jo høyere er frekvensen og desto høyere er lydtonen. Med fjerning av maskinen blir avstanden mellom bølgene med økende avstand mer og mer, det vil si at frekvensen avtar gradvis og lyden blir lavere. Personene i bilen og lydkilden er ubevegelige i forhold til hverandre. Derfor forekommer ingen endringer i tonalitet. For å høre endringer i tonalitet, må lytteren og lydkilden bevege seg i forhold til hverandre.
Dopplereffekt ikke bare i lydbølger
Ta lysbølger som eksempel. Hvis en gul lampe ble installert i stedet for en sirene på en ambulanse, ville spekteret til lampen skifte til den blå siden, og når den ble fjernet, til den røde når den nærmer seg observatøren. Med de vanlige fenomenene som omgir oss, er forskyvningsgraden relativt lav, så vi merker ikke endringer i lysspekteret. Men hvis hastigheten på ambulansen nærmet seg lysets hastighet eller sammenlignbar med den, ville vi lagt merke til de ønskede endringene.
Frekvens er antall bølgekranser som har gått gjennom et spesifikt punkt på ett sekund. Jo høyere frekvens, jo høyere blir lyden eller desto mer blått blir lyset.Sjåføren i dette tilfellet ville se et gult lys konstant falle på veien. Men en maskin i bevegelse ville komprimere bølgene foran seg selv og observatører som var bevegelsesløse mens de nærmet seg en lyskilde, ville se et skifte av lysspekteret mot den høyfrekvente blå siden. Når kjøretøyet beveger seg, vil observatøren merke fargen på lommelykten gå tilbake fra blått til gult. Gradvis ville denne fargen bli rød og forsvinne over horisonten.
