frekvensförändringen

Frekvensförändringen är förändringen av en vågs frekvens som observeras i förhållande till källan, ofta som ett resultat av relativ rörelse mellan källa och betraktare eller av förändringar i det medium genom vilket vågen färdas. Fenomenet är särskilt viktigt inom akustik, optik och radioteknik och används för att dra slutsatser om hastigheter, rörelser eller avstånd.

Den mest kända mekanismen bakom frekvensförändringen är dopplereffekten. För ljudvågor i ett medium gäller att frekvensen som uppfattas av en observatör ändras med den relativa rörelsen längs vågornas riktning. En allmän formel för ett ljud som färdas i ett medium med hastighet v är f′ = f (v ± vo)/(v ∓ vs), där f är källans frekvens, vo är observatörens hastighet mot källan och vs är källans hastighet mot betraktaren. Teckenvalen speglar riktningen på rörelsen: ökning av frekvens när man närmar sig källan, minskning när man avlägsnar sig.

Inom relativistisk blir frekvensändringen för ljus mer framträdande, eftersom det inte finns något medium som sänker hastigheten. Den relativistiska doppleren hör till f′/f = sqrt((1+β)/(1−β)), där β = v/c och v är relativhastigheten mellan källa och observatör. I små hastigheter jämfört med ljusets hastighet förenklas det till f′ ≈ f(1 + v/c). Fenomenet ger upphov till rödskift när källan rör sig bort och blåskift när den närmar sig.

Användningar av frekvensförändringen inkluderar astronomisk spektralanalys (mätning av universums expansion och objektens hastigheter), radar och ultraljudsteknik samt studier av rörlighet i ljudmiljöer och kommunikationssystem. Frekvensförändringen fungerar därmed som ett kraftfullt verktyg för att utröna rörelse och avstånd.