Predstavte si, že ste vodičom sanitky a musíte jazdiť vysokou rýchlosťou po uliciach veľkého mesta plného automobilov. Teraz si predstavte, že ste jedným z davov na chodníku. Stojíte pri križovatke a čakáte na okamih, kedy bude možné prejsť ulicu. Najprv však musíte vynechať závodnú sanitku.
Hukot jej sirény je počuť z diaľky. Ale čudné je, že čím bližšie je auto s červeným krížom, tým vyšší je zvuk sirény. Keď sa auto začne pohybovať, opakuje sa to isté, ale naopak. Keď sa auto pohybuje, zvuk sirény sa znižuje a znižuje, až kým úplne nezmizne. Vodič sanitky si zároveň nevšimne žiadne zmeny. Kvalita zvuku sa pre neho nemení.
Vonkajší pozorovateľ však počuje, ako sa výška tónu zvyšuje a ako potom tonalita klesá so vzdialenosťou. Zvukové vlny sa šíria vo vzduchu rovnakým spôsobom ako morské vlny na hladine vody.
Čo sa skutočne stane. Kto má pravdu? Vodič alebo chodec? Mení sa zvuk sirény? Obaja majú pravdu. Presnejšie povedané, nikto sa nemýli: vodič aj chodec počujú presne to, čo by mali počuť. Rozdiel vo vnímaní je spôsobený Dopplerovým efektom. To, čo počujeme ako zvuk, sú vlny šíriace sa vzduchom.
Siréna spôsobuje vibráciu molekúl vzduchu. Zvukové vlny sa šíria vo vzduchu rovnakým spôsobom ako morské vlny na hladine vody.Vlna je oblasťou zriedkavosti, ktorá sa potom stáva oblasťou kompresie. Proces sa opakuje mnohokrát za sekundu a šíri sa. Toto je zvuková vlna. Čím bližšie sú rovnaké časti vĺn k sebe, tým vyšší je zvuk, to znamená, tým väčšia je jeho frekvencia.
V našom prípade, keď sa „rýchla“ vlna priblíži, zvukové vlny sa pre chodcov priblížia, pretože rýchlosť pohybu vozidla a zvuku sa zvýšia. Čím je vzdialenosť medzi zvukovými vlnami menšia, tým vyššia je frekvencia a tým vyšší je zvukový tón. S odstránením stroja sa vzdialenosť medzi vlnami so zvyšujúcou sa vzdialenosťou stáva stále viac a viac, to znamená, že frekvencia klesá postupne a zvuk sa znižuje. Ľudia vo vozidle a zdroj zvuku sú voči sebe nehybní. Preto sa nevyskytujú žiadne zmeny v tonalite. Aby bolo možné počuť zmeny v tonalite, musí sa poslucháč a zdroj zvuku pohybovať navzájom voči sebe.
Dopplerov efekt nielen pri zvukových vlnách
Vezmite ako príklad svetelné vlny. Keby bola na sirénu umiestnená žltá lampa namiesto sirény, potom by sa spektrum lampy pri priblížení k pozorovateľovi posunulo na modrú stranu a po odstránení na červenú. Pri obvyklých javoch, ktoré nás obklopujú, je miera vytesnenia pomerne nízka, takže si nevšimneme zmeny v svetelnom spektre. Keby sa však rýchlosť sanitky blížila k rýchlosti svetla alebo s ňou porovnateľná, všimli by sme si požadované zmeny.
Frekvencia je počet vrcholov vlny, ktoré prešli špecifickým bodom za jednu sekundu. Čím vyššia je frekvencia, tým vyšší je tón zvuku alebo čím je svetlo modrejšie.Vodič by v tomto prípade videl na ceste neustále padať žlté svetlo. Pohybujúci sa stroj by však komprimoval vlny pred sebou a pozorovatelia, ktorí boli nehybní, keď sa blížili k svetelnému zdroju, by videli posun svetelného spektra smerom k vysokofrekvenčnej modrej strane. Keď sa auto pohybuje ďalej, pozorovateľ by si všimol farbu návratu baterky z modrej na žltú. Postupne by sa táto farba zmenila na červenú a na horizonte by zmizla.
