Стоим на остановке никого не трогаем. Трамвая ждем. Вдруг слышим сирену. Присматриваемся и точно, в начале улицы мчится машина с мигалкой. Обращаем внимание, что когда машина была в начале улицы, звук сирены был один, когда она промчалась прямо перед нами звук – другой, а когда доехала до конца улицы и стала далеко от нас – третий. Задумываемся, от чего так?
Задумывался и австрийский физик Кристиан Доплер в 19 в. Мимо него правда машины с сиренами не мчались, но ему и не надо было. По счастливому стечению обстоятельств Доплер занимался и оптикой, и акустикой, областями, в которых всё завязано на волнах: электромагнитных и звуковых соответственно.
То, как мы воспринимаем звук или свет зависит от частоты звуковой или световой волны. Доплер показал, что эта частота зависит от скорости и направления движения источника относительно наблюдателя или приемника.
Представим, что мы на теннисном корте. Стоим перед автоматом, выстреливающим теннисными мячами. Автомат у нас сорвался с цепи и выпуливает по одному мячу в секунду без остановки. А еще он передвижной и может двигаться по направлению к нам или от нас.
Предположим, автомат движется на нас. Тогда он выстреливает мяч, затем движется на нас, одновременно как бы пытаясь догнать первый мяч, и через секунду снова выстреливает. И за счет того, что автомат двигался, а не стоял, первый и второй мячи придут к нам с разницей не в одну секунду, а меньше.
Соответственно, если автомат будет двигаться от нас, эффект будет обратным, частота поступления мячей будет уменьшаться. Со звуком всё в точности также. Звук приближающейся сирены для неподвижного слушателя будет более высокочастотным, а удаляющейся – более низкочастотным.
Интересное явление. Не зря Шелдон из Теории Большого Взрыва придумал себе костюм – эффект Доплера.