Doplerov efekt je sredstvo kojim valna svojstva (konkretno, frekvencije) utječu na kretanje izvora ili slušatelja. Slika s desne strane pokazuje kako bi pokretni izvor iskrivio valove koji dolaze iz njega, zbog Dopplerovog efekta (poznatog i kao Doplerov pomak).
Ako ste ikada čekali na željezničkom prijelazu i slušali zviždanje vlaka, vjerojatno ste primijetili kako se zvuk zvižduka mijenja kako se kreće u odnosu na vaš položaj. Slično tome, zvuk sirene mijenja se kako se približava, a zatim vas prolazi na putu.
Izračunavanje Doplerovog efekta
Razmotrite situaciju u kojoj je gibanje usmjereno u liniji između slušatelja L i izvora S, s smjerom od slušatelja do izvora kao pozitivnim smjerom. Brzine vL i vS su brzine slušatelja i izvora u odnosu na valovni medij (zrak u ovom slučaju koji se smatra u mirovanju). Brzina zvučnog vala, v, uvijek se smatra pozitivnim.
Primjenjujući ove prijedloge i preskačući sve neuredne izvode, slušatelj učitava frekvenciju (fL) u smislu učestalosti izvora (fS):
fL = [(v + vL)/(v + vS)] fS
Ako je slušatelj u mirovanju, tada vL = 0.
Ako je izvor u mirovanju, tada vS = 0.
To znači da, ako ni izvor ni slušatelj ne kreću, tada fL = fS, a to je upravo ono što bi čovjek mogao očekivati.
Ako se slušatelj kreće prema izvoru, tada vL > 0, iako se tada udaljava od izvora vL < 0.
Alternativno, ako se izvor kreće prema slušaocu, kretanje je u negativnom smjeru, tako vS <0, ali ako se izvor udaljava od slušatelja, tada vS > 0.
Doplerov efekt i ostali valovi
Doplerov efekt u osnovi je svojstvo ponašanja fizičkih valova, tako da nema razloga vjerovati da se odnosi samo na zvučne valove. Doista, čini se da bi bilo kakav val pokazao Doplerov efekt.
Taj isti koncept može se primijeniti ne samo na svjetlosne valove. To pomiče svjetlost duž elektromagnetskog spektra svjetlosti (oba vidljivo svjetlo i dalje), stvarajući a Doplerski pomak u svjetlosnim valovima koja se naziva crvenom ili blueshift, ovisno o tome jesu li izvor i promatrač udaljeni jedan od drugog ili jedan prema drugom. 1927. astronom Edwin Hubble promatrao svjetlost iz udaljenih galaksija pomaknutih na način koji je odgovarao predviđanjima Doplerov pomak i bio je u mogućnosti koristiti to da predvidi brzinu kojom se odmiču od Zemlja. Pokazalo se da su se općenito daleke galaksije udaljavale od Zemlje brže od obližnjih galaksija. Ovo otkriće pomoglo je u uvjeravanju astronoma i fizičara (uključujućiAlbert Einstein) da se svemir zapravo proširio, umjesto da ostaje statičan cijelu vječnost, i na kraju su ta opažanja dovela do razvoja teorija velikog praska.