ما هو تأثير دوبلر؟

ما هي ظاهرة دوبلر؟

تأثير دوبلر (بالإنجليزية: Doppler effect)، أو ظاهرة دوبر، أو انزياح دوبلر، هو تغير أو ظاهرة يتم ملاحظتها عند رصد الموجات بواسطة مراقب متحرك بالنسبة لمصدر هذه الموجات، أو عند تحرك مصدر الموجات بالنسبة للمراقب الثابت الذي يرصدها، أو عند تحرك مصدر الموجات والمراقب الذي يرصدها أيضًا، مما يؤدي إلى حدوث تغير في تردد هذه الموجات؛ فقد يزداد ترددها، أو يقل، عند تحرك مصدر الموجات والمراقب بعيدًا عن بعضهما أو باتجاه بعضهما البعض.^[١][٢][٣]

على سبيل المثال، عندما تتحرك سيارة الإسعاف مقتربة من شخص واقف على الرصيف، ثم تتعداه مبتعدةً عنه، سيلاحظ أن حدة صوت سيارة الإسعاف تزداد عند اقترابها منه، ثم تنخفض حدة صوتها مع ابتعادها عنه، نتيجة تغير تردد الصوت بالنسبة له أثناء حركتها، وهذا هو تأثير دوبلر، وفي هذه الحالة ظهر تأثير دوبلر نتيجة تحرك مصدر الموجات الصوتية، وهي سيارة الإسعاف، بالنسبة للمراقب الثابت الذي يرصد هذه الموجات، وهو الشخص الواقف على الرصيف.^[١][٢]

ما هو تفسير حدوث تأثير دوبلر؟

عندما يكون مصدر الموجات (سيارة الإسعاف مثلًا) متوقفًا أو ثابتًا في مكانه، فإن تردد الموجات الناتجة عنه سيكون متساويًا في جميع الاتجاهات، بمعنى أن التردد بالنسبة للمراقب الذي على يكون على يمين المصدر يكون نفس التردد بالنسبة للمراقب الذي على يساره، أما عند تحرك مصدر الموجات، فإن الموجات التي أمامه تتقارب، مما يؤدي إلى نقصان طولها الموجي وزيادة ترددها؛ وذلك لأن العلاقة بين الطول الموجي والتردد علاقة عكسية.^[١][٢]

أما الموجات التي خلف المصدر، فإنها تنتشر وتتباعد عن بعضها البعض عند تحركه، مما يؤدي إلى زيادة طولها الموجي ونقصان ترددها، وبناءً على ذلك، فإن الشخص الذي يقف أمام مصدر الموجات سيكون ترددها بالنسبة به أكبر من تردد الموجات نفسها، ولكن بالنسبة للشخص الذي يقف خلف مصدر الموجات.^[١][٢]

ما هي الصيغة الرياضية لتأثير دوبلر؟

يمكن التعبير عن تأثير دوبلر بالعلاقة الرياضية الآتية:^[١]

تردد الموجات بالنسبة للمراقب = تردد الموجات عند المصدر × (سرعة الصوت - سرعة المراقب) / (سرعة الصوت - سرعة مصدر الموجات)

بالرموز:

fd = fs (v - vd) / (v - vs)

حيث إن:

• fd: تردد الموجات بالنسبة للمراقب
• fs: تردد الموجات عند المصدر
• v: سرعة الصوت
• vd: سرعة المراقب
• vs: سرعة مصدر الموجات

ما هي أهمية واستخدامات تأثير دوبلر؟

يتم الاستفادة من تأثير دوبلر الذي ينطبق على جميع أنواع الموجات بما في ذلك موجات الصوت، وموجات الضوء؛ في العديد من المجالات والتطبيقات العملية في الحياة اليومية للإنسان، ومن أبرزها ما يأتي:^[١][٣]

• في صفارات الإنذار.
• في الرادارات، لقياس سرعة المركبات.
• في علم الفلك، لدراسة الضوء المنبعث من المجرات، وقياس سرعتها، واستنتاج مقدار بعدها عن الأرض.
• في مجال التصوير الطبي.
• في قياس مقدار تدفق الدم في جسم الإنسان.
• في اتصالات الأقمار الصناعية.
• في التطبيقات الصوتية المختلفة.