Dopplerförskjutning

Dopplerförskjutning, eller Dopplers effekt, är förändringen av upplevd frekvens eller våglängd hos en våg som uppstår när källan av vågen eller observatören rör sig relativt i förhållande till varandra. Fenomenet gäller alla typer av vågor där våghastigheten i ett medium är känd, till exempel ljud- eller ljusvågor. När källan närmar sig ökar frekvensen och våglängden minskar (blåförskjutning); när källan avlägsnar sig minskar frekvensen och våglängden ökar (rödförskjutning).

I ljudsituationer i luft kan man beskriva förhållandet med olika fall. Om observatören rör sig mot källan med hastigheten vo, medan våghastigheten i mediummet är v, är den observerade frekvensen f' = f (v + vo) / v. Om observatören är stationär och källan rör sig mot observatören med hastigheten vs, så att vågorna komprimeras, ges frekvensen f' = f v / (v − vs), där vs är positivt när källan rör sig mot observatören. Vid rörelse bort från varandra ges motsvarande lägre frekvens.

För ljus följer dopplereffekten av relativistisk kinematik. Om källan och observatören rör sig längs observationslinjen med hastighet v relativt ljuset, är den observerade frekvensen f' = f sqrt((1 + β) / (1 − β)), där β = v/c. Vid rörelse mot varandra ökar frekvensen och vid avstånd minskar den. Denna effekt är central i astrofysik och kosmologi, där bland annat rödförskjutning används för att mäta galaxers och stjärnors rörelser samt universums expansion.

Användningar av dopplerförskjutning förekommer inom flera områden: astronomi och kosmologi, radar och sonar, medicinsk ultraljud och meteorologi.