ドップラー効果

定義

波の発生源（音源）や観測者が動いているときに、観測される波の振動数や波長が変化して聞こえたり見えたりする現象。

音の場合は、近づくと高い音に、遠ざかると低い音に聞こえる。

イメージ

救急車のサイレンを考えると分かりやすい。
近づいてくるときは音が高く聞こえ、通り過ぎたあと遠ざかると音が低くなる。

これは、音源が動くことで波が前方に詰まり、後方では広がるためである。
つまり、波の間隔（波長）が変わり、その結果として振動数が変化する。

数式

音速を \(v\)（m/s）、音源の速さを \(v_s\)（m/s）、観測者の速さを \(v_o\)（m/s）、
音源の出す振動数を \(f\)（Hz）とすると、観測される振動数 \(f'\) は次のようになる。

\[f' = \frac{v \pm v_o}{v \mp v_s} f\]

\(v\)：音速（m/s）
\(v_o\)：観測者の速さ（m/s）
\(v_s\)：音源の速さ（m/s）
\(f\)：音源の振動数（Hz）

符号は、近づくときに振動数が大きくなるように選ぶ。

ポイント

• 近づくと振動数は大きく（高い音）、遠ざかると小さく（低い音）なる
• 本質は「波長が変化すること」であり、音の速さ自体は変わらない
• 音源が動く場合と観測者が動く場合で式の分母・分子の形が異なる