ドップラー効果
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2013.04.02


       

  一次元空間で考えます。 左側に音源があり右側に観察者がいます。 音のドップラー効果の程度を決めるのは次の3つの要素です。
   地面に対する音源の移動の速さ : 右向きで の大きさ
   地面に対する観察者の移動の速さ : 右向きで の大きさ
   地面に対する空気の速さ( 風の速さ ): 右向きで の大きさ
                    音源から観察者への方向をプラスとしています。

  このとき、 振動数が何倍になるかというと、 次のようになります。 ただし、 媒体( 空気 )を伝わる音の速さを とします。

   のとき、
      
   のとき、
      
  一般的には、
      


  今考えたのは地面に対する速さでしたが、 空気に対する速さで考えると簡単になります。
  一次元空間で考えます。 左側に音源があり右側に観察者がいます。 音のドップラー効果の程度を決めるのは次の2つの要素です。
   空気に対する音源の移動の速さ : 右向きで の大きさ
   空気に対する観察者の移動の速さ : 右向きで の大きさ

  このとき振動数が何倍になるかというと、 次のようになります。 ただし、 媒体( 空気 )を伝わる音の速さを とします。
以下の式は、 先ほどの式を  と置き換えただけです。

   のとき、( 無風下、 音源が静止している観察者に近づいています。)
      
   のとき、( 無風下、 観察者が静止している音源から遠ざかっています。)
      
  一般的には、
      



  ちなみに、 光の場合は次のようになりそうです。
  一次元空間で考えます。 左側に光源があり右側に観察者がいます。 光のドップラー効果の程度を決めるのは次の1つの要素です。(「 エーテル 」は、 観察者に対して必ず静止していると考えられます。)
   「 エーテル 」に対する光源の移動の速さ : 右向きで の大きさ

  このとき振動数が何倍になるかというと、 次のようになります。 ただし、「 エーテル 」を伝わる光の速さを とします。
      
 しかし実際はこうなりません。 それは、 静止している光源が移動し始めると、 それだけでそれから放たれる光の振動数が減少するからです。( 詳細は、 特殊相対性理論の「 横ドップラー効果 」を見てください。)やっぱり、「 エーテル 」という言葉は「 空間 」という言葉に置き換えたほうがよさそうです。