Forestil dig, at du er en ambulancechauffør, og at du skal køre i høj hastighed langs gaderne i en storby fyldt med biler. Forestil dig nu, at du er en af mængden på fortovet. Du står ved krydset og venter på det øjeblik, hvor det er muligt at krydse gaden. Men først skal du springe racingambulansen over.
Brøl fra hendes sirene høres langvejs fra. Men det underlige er, jo tættere en bil med et rødt kors kører op, jo højere bliver lyden fra en sirene. Når bilen begynder at bevæge sig, gentages den samme ting, men omvendt. Når bilen bevæger sig, bliver lyden fra sirenen lavere og lavere, indtil den forsvinder helt. Samtidig bemærker ambulancechaufføren ingen ændringer. For ham ændrer lydkvaliteten ikke.
Men en ekstern observatør hører, hvordan tonelejen stiger, og hvordan tonaliteten derefter falder med afstanden. Lydbølger forplanter sig i luften på samme måde som havbølger på vandets overflade.
Så hvad der virkelig sker. Hvem hører ret? En chauffør eller en fodgænger? Ændrer lyden fra sirenen lyd? Begge har ret. Mere præcist tager ingen fejl: både chaufføren og fodgængeren hører nøjagtigt, hvad de skal høre. Forskellen i opfattelse skyldes Doppler-effekten. Det, vi hører som lyd, er faktisk bølger, der forplantes gennem luften.
Sirenen får luftmolekyler til at vibrere. Lydbølger forplanter sig i luften på samme måde som havbølger på vandets overflade.En bølge er et område med rarefaction, som derefter bliver et område med komprimering. Processen gentages mange gange på et sekund og spreder sig. Dette er lydbølgen. Jo nærmere de samme sektioner af bølgerne er mod hinanden, jo højere er lyden, det vil sige, jo større er dens frekvens.
I vores tilfælde, når den "hurtige" bølge nærmer sig, bliver lydbølgerne tættere på hinanden for fodgængeren, fordi bilens bevægelseshastighed og lyd samles. Jo mindre afstanden mellem lydbølgerne er, jo højere er frekvensen og jo højere lydtonen. Når maskinen fjernes, bliver afstanden mellem bølgerne med stigende afstand mere og mere, dvs. frekvensen falder gradvist, og lyden bliver lavere. Menneskerne i bilen og lydkilden er ubevægelige i forhold til hinanden. Derfor forekommer der ingen ændringer i tonaliteten. For at høre ændringer i tonalitet skal lytteren og lydkilden bevæge sig i forhold til hinanden.
Dopplereffekt ikke kun i lydbølger
Tag lysbølger som et eksempel. Hvis der blev installeret en gul lampe i stedet for en sirene på en ambulance, ville spektret af lampen, når man nærmer sig observatøren, skifte til den blå side, og når den fjernes, til den røde. Med de sædvanlige fænomener omkring os er forskydningsgraden relativt lav, så vi bemærker ikke ændringer i lysspektret. Men hvis hastigheden på ambulancen nærmet sig lysets hastighed eller sammenlignelig med den, ville vi bemærke de ønskede ændringer.
Frekvens er antallet af bølgekam, der er passeret gennem et specifikt punkt på et sekund. Jo højere frekvens, jo højere er tonaliteten i lyden, eller jo mere blåt bliver lyset.Driveren i dette tilfælde ville se et gult lys konstant falde på vejen. Men en bevægende maskine komprimerede bølgerne foran sig selv, og observatører, der var ubevægelige, mens de nærmede sig en lyskilde, ville se et skift af lysspektret mod den høje frekvens blå side. Når bilen bevæger sig væk, vil observatøren bemærke farven på lommelygten vende tilbage fra blå til gul. Efterhånden ville denne farve blive rød og forsvinde over horisonten.
