Doppler Etkisi Nedir?

ttsz/iStock

Doppler etkisi, bir dalganın gözlemlenen frekansında ya da dalga boyunda gözlemci ve dalga kaynağının birbirine göre hareket etmesi sebebiyle meydana gelen değişikliktir. İlk olarak Avusturyalı fizikçi Christian Doppler tarafından öne sürüldüğü için bu adla anılır. Kaynak ve gözlemci birbirine yaklaşıyorsa gözlemlenen dalganın frekansı kaynaktan yayılan dalganın frekansından fazladır. Kaynak ve gözlemci birbirinden uzaklaşıyorsa gözlemlenen dalganın frekansı kaynaktan yayılan dalganın
frekansından azdır.

Doppler etkisinin nasıl gerçekleştiğini anlamak için fiziksel bir olayı ele alalım. Bir gözlemci ve gözlemcinin yakınlarında sireni çalan bir ambulans olsun. Sirendeki sesler periyodik olarak kendini tekrar eder, yani ambulans belirli bir frekansla (belirli zaman aralıklarıyla) aynı sesleri tekrar tekrar yaymaktadır. Eğer ambulans gözlemciye göre hareket etmiyorsa gözlemcinin duyacağı seslerin kendini tekrar etme sıklığı kaynaktan yayılan seslerin kendini tekrar etme sıklığıyla aynı olacaktır. Dolayısıyla gözlemci ve kaynağın birbirine göre hareket etmediği durumda bir Doppler etkisi görülmez. Ancak ambulans ve gözlemci birbirine göre hareket ediyorsa durum değişir. Öncelikle ambulansın gözlemciye yaklaştığı duruma bakalım. Bu durumda sesler giderek daha yakınlarda bir noktadan yayıldığı için gözlemciye ulaşmaları giderek daha kısa sürecektir. Dolayısıyla ambulansın (kaynağın) gözlemciye yaklaştığı durumda gözlemcinin duyduğu sesler kaynaktan yayılan seslere göre kendini daha sık tekrar eder, yani gözlemcinin duyduğu ses dalgasının frekansı kaynaktan yayılan ses dalgasınınkinden büyüktür. Ambulansın gözlemciden uzaklaştığı durumdaysa tam tersi olur. Dalgalar giderek daha uzak bir konumdan yayıldığı için gözlemciye ulaşmaları giderek daha uzun zaman alır. Dolayısıyla gözlemci tarafından duyulan sesler kaynaktan yayılan seslere göre kendini daha seyrek tekrar eder, yani gözlemcinin duyduğu ses dalgasının frekansı kaynaktan yayılan ses dalgasınınkinden küçüktür.

Gözlemcinin ve kaynağın birbirlerine göre hareket hızları ve kaynaktan yayılan dalganın özellikleri biliniyorsa gözlemlenen dalgada Doppler etkisi nedeniyle meydana gelen değişiklikleri hesaplamak mümkündür. Günlük hayatta Doppler etkisinin en faydalı olduğu alansa hareket hızının belirlenmesidir. Eğer kaynaktan yayılan ve gözlemlenen dalganın özellikleri biliniyorsa kaynağın ve gözlemcinin birbirine göre hangi hızla hareket ettikleri hesaplanabilir. Örneğin taşıtların hızlarını ölçmek için kullanılan radarlarda Doppler etkisinden yararlanılır. Radardan yayılan dalgalar hareket halindeki araca çarparak geri döner. Yayılan dalgaların frekansıyla geri dönen dalgaların frekansı arasındaki farka bakarak aracın hızı hesaplanır. Doppler etkisinden yararlanılan bir başka alansa gökbilimdir. Bir gök cisminin Dünya’ya yaklaşma ya da Dünya’dan uzaklaşma hızını hesaplamak için o cisimden Dünya’ya ulaşan ışık analiz edilir. Gök cismindeki atomlardan yayılarak Dünya’ya ulaşan ışığın tayfıyla aynı atomlardan yeryüzünde yayılan ışığın tayfı karşılaştırılarak gök cisminin Dünya’ya göre hızı hesaplanır.