Natuurkunde

dopplereffect


Inleiding 

Je fietst over straat en van plotseling hoor je vanachter een politieauto aankomen. Je herkent de politieauto aan de typische melodietje van de sirene die met hoge tonen door de omgeving verspreid wordt. Wanneer de politieauto je gepasseerd is, neem je het geluid van de sirene ineens heel anders waar. De melodie van de sirene lijkt plots te vertragen en de hoge tonen die je zonet nog hoorde hebben plaats gemaakt voor heel wat lagere tonen. Het verschillend waarnemen van de toon van de sirene van een politieauto is waarschijnlijk het meest gebruikte voorbeeld van het dopplereffect. Maar hoe werkt het dopplereffect nou eigenlijk?

Ontdekking 

Het dopplereffect werd in 1842 door de Oostenrijker Christian Doppler voor het eerste beschreven en is een verschijnsel dat geldt voor alle soorten golven. Het effect werd echter pas in 1845 voor het eerste experimenteel getoetst door de Nederlander Ballot. Deze toetsing gebeurde door muzikanten op een trein te zetten en deze trein op hoge snelheid langs een perron de laten rijden waar geoefende luisteraars het geluid van de muzikanten waarnamen.

Werking 

Licht- of geluidsbronnen zenden golven uit in alle richtingen. Deze golven planten zich vervolgens met gelijkblijvende frequentie en afnemende amplitude voort. In het geval dat de bron van de golf stilstaat, zal een waarnemer van de golf dezelfde frequentie waarnemen als de bron uitzendt. Wanneer de bron echter in beweging is, zal de waarnemer niet meer dezelfde frequentie ervaren als de bron uitzendt. Als de bron zich in de richting van de waarnemer beweegt, zullen de golven als het ware in elkaar gedrukt worden waardoor een hogere frequentie wordt waargenomen dan de brond uitzendt. Voor het geval waarbij de bron zich van de waarnemer af beweegt, zal de golf als het ware uit elkaar worden getrokken waardoor de waargenomen frequentie lager wordt. Dit principe is goed te zien in de afbeelding.

Toepassing 

Het dopplereffect kan in veel gevallen praktisch worden toegepast. Zo past de politie het dopplereffect toe bij snelheidsmetingen en gebruiken astronomen het effect om de snelheid van hemellichamen te bepalen en zelfs om nieuwe sterren te ontdekken. Ook het KNMI maakt sinds enkele jaren gebruik van het dopplereffect. Met behulp van twee zogenaamde Dopplerradars kan het KNMI nauwkeurige voorspellingen doen over windrichtingen en -snelheden.

onderzoeksvragen

Snelheidsmetingen
Met behulp van het Dopplereffect kunnen snelheidsberekeningen worden gedaan. Hoe gaan deze berekeningen in zijn werk en waarvoor wordt deze toepassing van het Dopplereffect zoal gebruikt?

Ontdekken van sterren
Hoe wordt het Dopplereffect gebruikt om sterren in andere zonnestelsels te ontdekken?

Weersvoorspellingen
Hoe kunnen met behulp van het Dopplereffect weersvoorspellingen gedaan worden?