10 Zjawisko Dopplera

Ani zjawisko odbicia, ani zjawisko załamania nie mają wpływu na częstotliwość od­bieranego tonu. Zmiana częstotliwości tonu odbieranego w stosunku do częstotliwości tonu nadawanego występuje w przypadku ruchu źródła, ruchu obserwatora lub też obu na raz względem ośrodka, w którym rozchodzi się fala głosowa. Mimo że zjawisko to, znane pod nazwą zjawiska Dopplera, występuje we wszystkich rodzajach ruchu fa­lowego, omówimy je dokładnie w odniesieniu do fal głosowych, gdyż w tej dziedzinie znamy je ogólnie z naszych codziennych obserwacji.

Każdy z nas niejednokrotnie miał okazję stwierdzić dość gwałtowną zmianę wyso­kości odbieranego tonu w momencie, gdy poruszające się źródło dźwięku nas wymija. Zmienia się wysokość 'tonu gwizdka przejeżdżającego obok nas parowozu, zmienia się wysokość tonu syreny mijającego nas samochodu itp.Następujące rozumowanie pozwoli ustalić zależność między częstotliwością y tonu wysyłanego, częstotliwością v' tonu odbieranego oraz prędkościami: źródła (v_z), obser­watora (v₀) i głosu (©,).

Zastosowanie wyprowadzonych wzorów pozwoli

na ustalenie, czy zmiana częstotliwości odbieranego sygnału będzie jednakowa, gdy: a) źródło zbliża się do nieruchomego obserwatora z prędkością «, b) obserwator zbliża się do nieruchome­go źródła z prędkością u?Odpowiedź na postawione pytania być może jest nieco zaskakująca i wymaga bliż­szego przeanalizowania. Okazuje się, że zmiany częstotliwości w obu przypadkach są różne. Wiąże się to z tym, że wystąpienie zjawiska Dopplera wynika z ruchu obserwa­tora i źródła względem ośrodka, a nie z ich ruchu względnego. Jeśli obserwator porusza się np. w stronę nieruchomego źródła (rys. 12.16), to jego ucho odbiera w czasie 1 se-

kundy więcej fal niż wtedy, gdy jest ono nieruchome. Jeżeli jednak obserwator jest nieruchomy, a źródło się do niego zbliża (rys. 12.17), to efekt jest taki, że długość fali dochodzącej do ucha jest mniejsza niż w przypadku źródła nieruchomego. Widać to wyraźnie na rys. 12.17. Źródło w swoim ruchu usiłuje dogonić wysyłane fale, co po­woduje zmniejszenie odległości między kolejnymi np. grzbietami, a więc zmniejsza długość fali. Umniejszeniu długości fali — przy stałej prędkości głosu w ośrodku — od­powiada wzrost częstotliwości. Tak więc inne czynniki wywołują zmianę częstotliwości odbieranego tonu przy ruchu źródła, a inne przy ruchu obserwatora i stąd różne wy­niki w obu przypadkach wymienionych w pytaniach.

---