Teorija

Možni so štirje osnovni primeri, pri katerih opazimo dopplerjev pojav:

1.) Opazovalec miruje, vir valovanja se mu približuje:
Poglejmo si preprost model valovanja izvira s frekvenco:

kjer si narišemo vodoravne valovne črte, črna točka predstavlja sprejemnik, modra pa izvir;

Če razpišemo sliko še v enačbah:
Na zunaj bomo opazovali valovanje, ki ima po novem valovno dolžino

Velja še zveza:

Velja:

Na sprejemniku zaznamo večjo frekvenco od izvora.
λ' - nova valovna dolžina valovanja izvora
c – hitrost valovanja (elektromagnetno, mehansko) po mediju (zrak, voda, vrv, ...)
v – hitrost izvora
ν0 – frekvenca izvora
ν' - zaznana frekvenca
*S tem primerom smo se mi pri preverjanju pojava tudi ukvarjali, saj je tudi najlažje eksperimentalno izvedljiv.

 

2.) Opazovalec miruje, vir valovanja se oddaljuje:

Na zunaj bomo opazovali valovanje, ki ima po novem valovno dolžino

Velja še zveza:

Velja tudi:

Opazimo torej pomanjšanje frekvence izvora na sprejemniku.
λ' - nova valovna dolžina valovanja izvora
c – hitrost valovanja
v – hitrost izvora
ν0 – frekvenca izvora
ν' - zaznana frekvenca

 

3. Opazovalec se približuje izvoru valovanja:

Tu se ohranja valovna dolžina izvira:

Spremeni pa se relativna hitrost, s katero mi preletimo to valovno dolžino. Tu se bomo držali nerelativistične mehanike in uporabili Galilejevo transformacijo. Nova hitrost zaznavanja:

Iz teh dveh pogojev se da izračutnati čas oz. frekvenco, s katero mi zaznamo valovanje izvira:

Nova frekvenca ima izražavo:

Frekvenca se torej poviša.
λ - valovna dolžina valovanja izvora
c – hitrost valovanja
v – hitrost sprejemnika
v' - relativna hitrost sprejemnika
ν0 – frekvenca izvora
ν' - zaznana frekvenca

 

4. Opazovalec se oddaljuje glede na izvor valovanja:

Tu se ohranja valovna dolžina izvira:

Spremeni pa se spet relativna hitrost, s katero mi preletimo to valovno dolžino:

Iz teh dveh pogojev se da izračutnati čas oz. frekvenco, s katero mi zaznamo valovanje izvira:

Nova frekvenca ima izražavo:

Frekvenca se torej zmanjša.
λ - valovna dolžina valovanja izvora
c – hitrost valovanja
v – hitrost sprejemnika
v' - relativna hitrost sprejemnika
ν0 – frekvenca izvora
ν' - zaznana frekvenca

Iz teh enačb lahko opazimo, da iz enega primera lahko sklepamo na drug primer, važen je samo predznak hitrosti.

5. Oba, sprejemnik in izvor se gibljeta z neko hitrostjo. Recimo, da se oba gibljeta v desno (pozitivno) smer:
Nova valovna dolžina oddajnika, zaradi njegovega gibanja je:

Pri računanju relativne hitrosti sprejemnika, je treba upoštevati le hitrosti sprejemnika in hitrost valovanja, ne pa tudi hitrost izvora, saj ta očitno ni hitrejši od samega valovanja:

Iz teh dveh pogojev se da izračutnati čas oz. frekvenco, s katero mi zaznamo valovanje izvira:

Nova frekvenca ima izražavo:

Iz te enačbe se da preprosto izpeljati prejšnje, treba je enkrat samo nastaviti eno hitrost na nič, ostalo pa pustiti.
λ - nova valovna dolžina valovanja izvora
c – hitrost valovanja
v1 – hitrost sprejemnika
v' - relativna hitrost sprejemnika
v2 – hitrost izvora
ν0 – frekvenca izvora
ν' - zaznana frekvenca

Na vrh