DOPPLER ETKİSİ NEDİR

• 28.09.2022

DOPPLER ETKİSİ NEDİR

 Doppler etkisi Wikipedia’ya göre, dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga boyunun hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı zaman veya konumlarda farklı algılanması olayıdır. Adını ünlü bilim insanı ve matematikçi olan Christian Andreas Doppler ’den almıştır.Doppler etkisini günlük hayatımızda gözlemleyebilmemiz mümkün. Örneğin, bir yolun kenarındayız ve bize doğru bir ambulans yaklaşıyor. Ambulansın sesinin frekansının bize yaklaştıkça arttığını ve bizden uzaklaşmaya başladığında ise azaldığını duyabiliriz. Tabii bu noktada şunu unutmamak gerek, gözlemci yani biz sesin frekansının değiştiğini duysak da aslında kaynağın yaydığı dalganın frekansı sabit kalır.

 Doppler etkisinin oluşumunu anlamak için bir gözlemci tarafından algılanan bir ses kaynağının ürettiği belirli bir frekansı ve belirli bir dalga boyunu gözlemcinin nasıl algıladığını inceleyelim. Öncelikle dikkate almamız gereken bazı hususlar bulunmaktadır. Bunlar, dalga kaynağı ile gözlemcinin birbirine göre konum, yön ve hızlarının yanında dalganın içinde veya üzerinde hareket ettiği dalga orta yapısı (hacim, yoğunluk, kimyasal özellikleri, iletkenlik katsayısı, vb.) olarak karşımıza çıkar. Eğer dalga fiziksel bir ortama ihtiyaç duymadan ilerleyebilen bir dalga ise (örneğin ışık ve radyo dalgaları), Doppler etkisi hesaplanırken sadece dalga kaynağının ve gözlemcinin birbirine göre birim zamandaki konumları değerlendirilmeye alınır. İnceleyeceğimiz durum ses dalgaları için olsun. Kaynaktan yayılan ses dalgaları taşıyıcı bir ortamın içinde (örneğin su ve hava) yol alır ve gözlemciye ulaşır. Kaynaktan yayılan ses dalgasının gözlemciye ulaşmasına kadar geçen süre, aradaki mesafeye ve sesin ortamdaki yayılma hızına bağlı olarak değişir. Eğer kaynak veya gözlemciden birisi diğerine hareket etmiyorlarsa, gözlemcinin algıladığı ses frekansı kaynaktan yayılan sesin frekansıyla aynı olacaktır. Ancak kaynak ve gözlemci hareket etmeye başladığında ise durum biraz farklılaşacaktır. Kaynak ve gözlemci birbirlerinden uzaklaşıyorlarsa gözlemcinin algıladığı seslerin frekansı azalır. Çünkü kaynağın ürettiği ses dalgasının her bir tepe noktası gözlemciye ulaşırken kendisinden önceki tepe noktalarından daha fazla yol alır. Böylece gözlemci sesleri giderek daha az algılamaya başlar yani algılanan seslerin frekansı azalır, dalga boyu uzar. Kaynak ve gözlemcinin birbirine yaklaşması durumunda ise tam tersi olur. Kaynaktan yayılan sesin her bir tepe noktası gözlemciye ulaşmak için kendisinden önce yayılanlardan daha az yol alır. Bu yüzden de gözlemci sesleri giderek daha sık algılamaya başlar yani gözlemlenen seslerin frekansı artar ve dalga boyu kısalır. Bu duruma örnek vermek gerekirse, ses dalgalarındaki Doppler etkisinin teknoloji ile buluştuğu en önemli alanlardan biri olan ve hastalıkları teşhis etmede kullanılan ultrasonografidir. Işın kullanılmayan bu yöntemin temelini ses dalgaları oluşturur. Ultrason cihazı, insanların algılayamayacağı seviyede yüksek frekanslı ses dalgaları gönderir. Vücudun içinden ve dokulardan geri dönen ses dalgalarını, cihazın prob adı verilen kısmı yakalar ve ses dalgalarını görüntüye çevirir. Bu yöntemde kontrol edilecek bölgeye jel sürülür. Bunun nedeni ise bölge ile cihaz arasındaki havadan ses dalgalarının etkilenmesini engellemektir.

 Bir diğer durum olan fiziksel ortama ihtiyaç duymayan dalgalar için de bir inceleme yapalım. Bu seferki örneğimiz de insan gözü tarafından algılanan renkler (elektromanyetik dalgalar) olsun. Doppler etkisi bu tarz dalgalarda algılanan ışık ışınlarının renginin kaymasına sebep olur. Örneğin Dünya’ya yaklaşan gök cisimlerinden gelen ışığın frekansı artarken Dünya’dan uzaklaşan gök cisimlerinden gelen ışığın frekansı azalır. İnsan gözü tarafından algılanan renklerin en düşük frekanslı olanı kırmızı ışık, en yüksek frekanslı olanıysa mavi-mor ışık olduğu bilinir. Bundan dolayı, Doppler etkisi nedeniyle frekansı artan ışık ışınlarının renginin maviye, frekansı azalan ışık ışınlarının rengininse kırmızıya kaydığı söylenir. Buradan yola çıkarak şunu diyebiliriz, Dünya’ya yaklaşan gök cisimlerinden gelen ışık maviye, uzaklaşan gök adalardan gelen ışıksa kırmızıya kayar. Aynı şekilde günlük hayatımızdan örnek vermek gerekirse bazı zamanlarda trafik lambalarının rengini doğru bir şekilde algılayamayız. Bu durumun nedenlerinden biri Doppler etkisidir. Yine günlük hayatımızdan örnek vermek gerekirse, örneğin trafik lambasında kırmızı ışık yanarken, lambaya yeterince bir hızla yaklaştığınızda hissedilen frekans artar ve böylece kırmızıdan farklı bir renk görülür.