Dopplerjev učinek je sredstvo, s katerim valovne lastnosti (konkretno na frekvence) vpliva gibanje vira ali poslušalca. Slika desno prikazuje, kako bi premikajoči vir izkrivljal valove, ki prihajajo iz njega, zaradi Dopplerjevega učinka (znan tudi kot Doplerski premik).
Če ste kdaj čakali na železniškem prehodu in poslušali žvižganje vlaka, ste verjetno opazili, da se višina piščalke spreminja, ko se premika glede na vaš položaj. Prav tako se naklon sirene spremeni, ko se približuje in nato te pelje na pot.
Izračun Doplerjevega učinka
Razmislite o situaciji, ko je gibanje usmerjeno v linijo med poslušalcem L in izvorom S, pri čemer je smer od poslušalca do vira kot pozitivna smer. Hitrosti vL in vS so hitrosti poslušalca in vira glede na valovni medij (zrak v tem primeru, ki se šteje v mirovanju). Hitrost zvočnega vala, v, se vedno šteje za pozitivno.
Če uporabimo te predloge in preskočimo vse zmedene izpeljave, dobimo frekvenco, ki jo poslušalec posluša (fL) glede na pogostost vira (fS):
fL = [(v + vL)/(v + vS)] fS
Če je poslušalec v mirovanju, potem vL = 0.
Če je vir v mirovanju, potem vS = 0.
To pomeni, da če se ne premakneta niti vir niti poslušalec fL = fS, kar je točno tisto, kar bi človek pričakoval.
Če se poslušalec premika proti izvoru, potem vL > 0, čeprav se potem odmika od vira vL < 0.
Če se vir premika proti poslušalcu, je gibanje v negativni smeri, torej vS <0, če pa se vir odmakne od poslušalca vS > 0.
Doplerov učinek in drugi valovi
Dopplerjev učinek je v osnovi lastnost vedenja fizičnih valov, zato ni razloga, da verjamemo, da velja samo za zvočne valove. Dejansko bi kakršen koli val pokazal Dopplerjev učinek.
Ta isti koncept je mogoče uporabiti ne le za svetlobne valove. To premakne svetlobo vzdolž elektromagnetnega spektra svetlobe (oboje vidna svetloba in naprej), ustvarjanje a Dopplerjev premik v svetlobnih valovih ki se imenuje rdeče premikanje ali blueshift, odvisno od tega, ali se vir in opazovalec oddaljujeta drug od drugega ali drug proti drugemu. Leta 1927 astronom Edwin Hubble opazoval, kako se je svetloba iz oddaljenih galaksij premikala na način, ki je ustrezal napovedim Dopplerjev premik in to je znal uporabiti za napoved hitrosti, s katero so se oddaljili od Zemljo. Izkazalo se je, da se na splošno oddaljene galaksije oddaljevajo od Zemlje hitreje kot bližnje galaksije. To odkritje je pomagalo prepričati astronome in fizike (tudiAlbert Einstein) da se je vesolje dejansko širilo, namesto da bi ostalo statično za vse večne čase, in na koncu so ta opažanja privedla do razvoja teorija velikega poka.