Doppler-ilmiö

Doppler-ilmiöllä tarkoitetaan äänen taajuudessa havaittavaa muutosta, joka johtuu havaitsijan ja äänilähteen liikkeestä toistensa suhteen. Kun ne lähestyvät toisiaan äänen sävelkorkeus nousee, koska aallot ikäänkuin tihenevät. Etäännyttäessä sävelkorkeus taas laskee aaltoliikkeen harventuessa. Doppler-ilmiötä voidaan havainnollistaa myös visuaalisesti.

Äänilähteenä voi toimia esim. auto sen kulkiessa moottoritiellä. Auton ohittaessa sen aikaansaaman äänen sävelkorkeus laskee. Auton vauhdin voi päätellä intervallista alla olevan taulukon mukaan. Jos ohitustilanteessa kuultava laskeva intervalli on suuri terssi, niin auto ajaa ylinopeutta (yli 120 km/h).

suhdeluku	kulkuneuvon nopeus	erotus oktaavin 1200-osina eli sentteinä	intervalli
s	*(1-2)1220/(s+1)**	*3986log s**
0,71	207	593	tritonus
0,72	199	569
0,73	190	545
0,74	182	521
0,75	174	498	kvartti
0,76	166	485
0,77	159	452
0,78	151	430
0,79	143	408	suuri terssi
0.80	136	386	luonn. duuriterssi
0.81	128	365
0.82	121	344
0.83	113	323
0.84	106	302	pieni terssi
0.85	99	281
0.86	92	261
0.87	85	241
0.88	78	221
0.89	71	202	suuri sekunti

Kaava Doppler-ilmiön laskemiseksi:


kohteen lähestyessä		kohteen etääntyessä

Esimerkiksi auton äänitorvi on 440 Hz. Mikä on taajuus
a) auton lähestyessä 90 km/h eli 25 m/s) —> 475 Hz
b) auton etääntyessä 90 km/h —> 410 Hz

= 343
= 25
= 440

Auton ohittaessa kyseisten hertsilukujen erotus on se, mitä korva kuulee. Tässä tapauksessa erotus on kokoaskeleen ja pienen terssin välillä (255 senttiä).

Edellä olevan taulukon avulla saadaan suoraan suhdeluku 410/475 = 0, 863... -> n. 250 –260 C

Myös lämpötila vaikuttaa hiukan äänenkorkeuden muutokseen doppler-ilmiössä:

	0° C	13° C	20° C
äänen nopeus km/h	1191	1220	1235
ajoneuvon nopeus, jotta inetrvalli pysyisi samana	96,6	98,9	100,1