Почему тон меняется, когда машина проезжает мимо?

Пока источник приближается, до вас доходят сжатые фронты — частота выше излучаемой. После проезда фронты растянуты — частота ниже. В реальности переход непрерывный, не скачок.

Есть ли эффект Доплера у света?

Да, это общее волновое явление: у света его называют красным или синим смещением. Здесь взят звук, потому что изменение высоты тона слышно сразу. Для вакуума смотрите страницу эффекта Доплера для света.

Чем движущийся источник отличается от движущегося наблюдателя?

Для звука важна скорость относительно среды. Движущийся источник меняет расстояния между фронтами; движущийся наблюдатель встречает те же фронты с другой частотой из-за собственного движения. Здесь показан первый случай.

Почему громкость при приближении не растёт?

Модель отделяет сдвиг частоты от изменения интенсивности. Реальный источник ближе — звук громче, но это не то сжатие длин волн, которое задаёт доплеровский сдвиг.

Эффект Доплера

Движущийся источник звука: сжатие фронтов впереди, растяжение сзади и изменение высоты тона у неподвижного наблюдателя.

Источник и среда

Излучаемая f₀440 Hz

Масштаб скорости32

Амплитуда траектории0.32

Частота колебаний ω0.55 rad/s

Источник колеблется вдоль x (метры); наблюдатель неподвижен. c = 343 м/с. Кольца плотнее, когда источник приближается.

Звук

Нажмите «Включить звук», чтобы услышать сдвиг по Доплеру (политика автовоспроизведения браузера).

Горячие клавиши

Пробел или Enter — пауза / продолжить
R — сброс

Измеренные величины

f_набл (модель)440.0Hz

c (воздух)343m/s

О модели

Эффект Доплера — изменение частоты и длины волны для наблюдателя при относительном движении источника и приёмника. Здесь движется источник звука: при приближении фронты сжимаются и высота тона растёт, при удалении — растягиваются и тон падает. Для неподвижного наблюдателя f_набл = f_ист · v / (v ± u), где v — скорость звука, u — скорость источника; плюс — когда источник удаляется, минус — когда приближается. Модель: постоянная скорость звука в однородной среде, без отражений и без случая движущегося наблюдателя. На экране видны круговые фронты: сжатие впереди и разрежение сзади.

Для кого: Старшие классы и начало вуза: волны, звук, эффект Доплера.

Ключевые понятия

эффект Доплера
сдвиг частоты
высота тона
волновой фронт
скорость источника
наблюдатель
скорость звука

Как это работает

Неподвижный наблюдатель и источник, который колеблется вдоль оси: проекция скорости источника на луч зрения смещает воспринимаемую частоту, f ≈ f₀ c/(c − v∥). Концентрические фронты испускаются из прошлых положений источника; расстояние между ними — видимая длина волны. По желанию включается тон той же формулы.

Основные формулы

f ≈ f₀ · c / (c − v∥), v∥ = v⃗ · r̂ (источник → наблюдатель)

Приближение плоской волны / точечного источника; v∥ ограничен для устойчивости.

Часто задаваемые вопросы

Почему тон меняется, когда машина проезжает мимо?: Пока источник приближается, до вас доходят сжатые фронты — частота выше излучаемой. После проезда фронты растянуты — частота ниже. В реальности переход непрерывный, не скачок.
Есть ли эффект Доплера у света?: Да, это общее волновое явление: у света его называют красным или синим смещением. Здесь взят звук, потому что изменение высоты тона слышно сразу. Для вакуума смотрите страницу эффекта Доплера для света.
Чем движущийся источник отличается от движущегося наблюдателя?: Для звука важна скорость относительно среды. Движущийся источник меняет расстояния между фронтами; движущийся наблюдатель встречает те же фронты с другой частотой из-за собственного движения. Здесь показан первый случай.
Почему громкость при приближении не растёт?: Модель отделяет сдвиг частоты от изменения интенсивности. Реальный источник ближе — звук громче, но это не то сжатие длин волн, которое задаёт доплеровский сдвиг.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 37 в «Волны и звук».

Вся категория →

Школьные