Dopplereltolódás

Dopplereltolódás a hullám frekvenciájának vagy hullámhosszának megváltozása, amely a forrás és a megfigyelő relatív mozgásából adódik. A jelenség minden hullámra érvényes, de a leírása eltér a közegben terjedő hanghullámokra és az elektromágneses hullámokra (például fényre).

Hanghullámokra a közeg meghatározza a hullám sebességét, legyen az v. Ha a forrás közeledik a megfigyelőhöz, a megfigyelt frekvencia f' = f v/(v − v_s); ha távolodik, f' = f v/(v + v_s). Ha a megfigyelő mozog, f' = f (v ± v_r)/v, ahol a pozitív jel a közeledést, a negatív a távolodást jelöli. Ezek a klasszikus, nem relativisztikus képletek érvényesek, ha v_s és v_r kicsik a hangsebességhez képest. A hullámhossz a frekvencia és a hullámsebesség összefüggéséből adódik, így annak módosulása is követhető.

Elektromágneses hullámokra, például fényre, a relativisztikus Doppler-eltolódás a következő: f' = f sqrt((1 + β)/(1 − β)), ahol β = v/c és c a fénysebesség. Közeledés esetén f' nagyobb (kékeltolódás), távolodás esetén f' kisebb (vöröseltolódás). A hullámhossz szerint λ' = λ sqrt((1 − β)/(1 + β)). Központi szerepe van a távcsöves megfigyelésekben és a relativisztikus effektusok értelmezésében.

Alkalmazások közé tartozik a radaros és orvosi Doppler-ultrahang, ahol a mozgó szövetek vagy véráramok sebessége számszerűsíthető; az asztrofizikában pedig a csillagok és galaxisok spektrumát vizsgálva a mozgások és a távolságok megállapítása történik. A jelenséget 1842-ben Christian Doppler írta le.