Efectul Doppler

Imagine a fronturilor de undă emise de o sursă în mişcare (de la dreapta la stânga) faţă de mediul în care se propagă undele — un observator aflat în faţa sursei va percepe unde cu frecvenţa mai ridicată decât unul aflat în spatele sursei

Efectul Doppler constă în variația frecvenței unei unde emise de o sursă de oscilații, dacă aceasta se află în mișcare față de receptor. Efectul Doppler poate fi constatat atât în cazul undelor electromagnetice (inclusiv lumina), cât și în cazul undelor elastice (inclusiv sunetul). Frecvența măsurată crește atunci când sursa se apropie de receptor și scade când susrsa se depărtează de receptor.

Exemplu

Să considerăm o mașină ce trece pe lânga noi în viteză. Vom observa că sunetul produs de motor nu este „uniform”, ca urmare a fenomenului de variație a lungimii de undă a undelor sonore, datorat sursei aflate în mișcare. Când autovehiculul se apropie de observator, sunetul este mai acut (frecvențe înalte), iar după ce trece de el, devine mai grav (frecvențe joase).

Aplicații

Spectrul radiaţiei emise de un grup de galaxii îndepărtate (BAS11) (în dreapta), comparat cu spectrul Soarelui

Radarul de măsurat viteza unui obiect în mișcare

Radarul de măsurat viteza unui obiect se bazează pe acest efect. Aparatele radar măsoară lungimea de undă a undelor radio reflectate de o mașină în mișcare, prin aceasta putându-se stabili viteza mobilului.

Deplasarea spre roșu

În astronomie, efectul Doppler ne dă certitudinea că universul nu este static, deoarece, conform acestui principiu, stelele ce se departează de noi vor avea lumina deplasată spre "partea roșie" a spectrului, în vreme ce acelea care se apropie vor avea lumina deplasată spre "partea albastră" a spectrului. Ceea ce ne dă certitudinea că Universul este în expansiune este faptul că majoritatea observațiilor ne arată că lumina ce ajunge la noi este deplasată spre roșu.

Ultrasonografia

Efectul Doppler poate fi utilizat în ultrasonografie, permițând măsurarea vitezei de deplasare a sângelui în vase. Unda emisă are o frecvență bine determinată. În urma interacțiunii cu corpurile în mișcare (în cazul sângelui celulele și microparticulele plasmatice) această undă își va schimba frecvența conform ecuației doppler care ia în considerare și mediul de propagare al undei. Dacă corpul căruia dorim să-i măsuram viteza se deplasează în același sens cu unda emisă, unda reflectată va avea o frecvență mai mică, dependentă de viteza de măsurat. Dacă corpul se mișcă în sens opus, unda reflectată va avea o frecvență crescută. Transductorul ultrasonografului emite unda sonoră, a cărei direcție face un unghi £ cu direcția coloanei de sânge. Viteza sângelui din vas (Vsg) va avea și o componentă tangențială, egală cu VsgXcos£ și care deci va fi maximă când unghiul £ tinde la zero. Unda Doppler lovește coloana de sange apoi se întoarce la transductor, care analizează diferența de frecvență. Luând în considerare diferența de frecvență dintre unda trimisă și cea reflectată, particularitățile lichidului de propagare a undei și unghiul descris £, procesorul ultrasonografului poate calcula instantaneu viteza coloanei de sânge din vas. Acest fenomen este deosebit de util în cardiologie (pentru evaluarea gradului de stenoza vasculara sau valvulara sau a regurgitatelor valvulare), în obstetrică (pentru studiul malformațiilor vasculare, studiul fluxului sangvin transombilical, etc).