Doppler-effektus

Elnézést kérek a látogatómtól! Nem tudtam megállni, hogy ne tegyem be ezt a látványos hangrobbanást, amelyet 1999.07.07.-én kapott lencsevégre a US Navy egy alkalmazottja. A kép magyarázatát angolul közlöm egy másik helyről , hátha eltűnik a hálóról:

... When an airplane travels at a speed faster than sound, density waves of sound emitted by the plane cannot precede the plane, and so accumulate in a cone behind the plane. When this shock wave passes, a listener hears all at once the sound emitted over a longer period: a sonic boom. As a plane accelerates to just break the sound barrier, however, an unusual cloud might form. The origin of this cloud is still debated. A leading theory is that a drop in air pressure at the plane described by the Prandtl-Glauert Singularity occurs so that moist air condenses there to form water droplets. Above, an F/A-18 Hornet was photographed just as it broke the sound barrier. Large meteors and the space shuttle frequently produce audible sonic booms before they are slowed below sound speed by the Earth's atmosphere.

A vonalak ebben az ábrázolásban annál jobban eltolódnak, minél nagyobb az eredeti λ₀ hullámhossz. Frekvencia-, ill. energiaskálán ν₀-lal, ill. E₀-lal arányos az eltolódás. Ez kb. egy kétszeres faktort jelent a cirka egy “oktávot” felölelő látható fénytartományban.

Az ábrán látszik, hogy a vöröseltolótást nem úgy kell elképzelni, mint két egyenesvonalzó elcsúsztatását egymáson. A bal oldali kettősnyíl hosszát úgy igyekeztem beállítani, hogy egy jellegzetes vonalcsoport eltolódásával egyezzen meg. A jobb oldali vonaleltolódás nyilvánvalóan nagyobb, mert ugyanaz a kettősnyíl nem hidalja át a távolságot. A λ ν = c összefüggést is figyelembe véve (ν a fény frekvenciája, c pedig a fénysebesség) a következőképpen fejezhető ki a Doppler-eltolódás a frekvenciára, ill. a hullámhosszra, ha a fényforrás távolodásának u sebességét pozitívnak tekintjük (a Mössbauerben negatívnak):

Mössbauer-spektroszkópiai és vöröseltolódási formulák