efecto Doppler
El efecto Doppler o desplazamiento Doppler (o simplemente Doppler , cuando está en contexto) [1] [2] es el cambio en la frecuencia de una onda en relación con un observador que se mueve en relación con la fuente de onda. [3] Lleva el nombre del físico austriaco Christian Doppler , quien describió el fenómeno en 1842.
Un ejemplo común de desplazamiento Doppler es el cambio de tono que se escucha cuando un vehículo que hace sonar una bocina se acerca y se aleja de un observador. En comparación con la frecuencia emitida, la frecuencia recibida es mayor durante la aproximación, idéntica en el instante de paso y menor durante la recesión. [4]
La razón del efecto Doppler es que cuando la fuente de las ondas se mueve hacia el observador, cada cresta de onda sucesiva se emite desde una posición más cercana al observador que la cresta de la onda anterior. [4] [5] Por lo tanto, cada ola tarda un poco menos en llegar al observador que la ola anterior. Por lo tanto, el tiempo entre las llegadas de las sucesivas crestas de las ondas al observador se reduce, lo que provoca un aumento de la frecuencia. Mientras viajan, la distancia entre los sucesivos frentes de onda se reduce, por lo que las ondas se "amontonan". Por el contrario, si la fuente de ondas se aleja del observador, cada onda se emite desde una posición más alejada del observador que la onda anterior, por lo que el tiempo de llegada entre ondas sucesivas aumenta, reduciendo la frecuencia. A continuación, se aumenta la distancia entre los sucesivos frentes de onda, de modo que las ondas se "extienden".
Para las ondas que se propagan en un medio, como las ondas sonoras , la velocidad del observador y de la fuente son relativas al medio en el que se transmiten las ondas. [3] Por tanto, el efecto Doppler total puede resultar del movimiento de la fuente, del movimiento del observador o del movimiento del medio. Cada uno de estos efectos se analiza por separado. Para las ondas que no requieren un medio, como las ondas electromagnéticas o las ondas gravitacionales , solo se debe considerar la diferencia relativa de velocidad entre el observador y la fuente. Cuando esta velocidad relativa no es despreciable en comparación con la velocidad de la luz , surge un efecto Doppler relativista más complicado .
Doppler propuso por primera vez este efecto en 1842 en su tratado " Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels " (Sobre la luz coloreada de las estrellas binarias y algunas otras estrellas del cielo). [6] La hipótesis fue probada para ondas sonoras por Buys Ballot en 1845. [p 1] Confirmó que el tono del sonido era más alto que la frecuencia emitida cuando la fuente de sonido se acercó a él, y más bajo que la frecuencia emitida cuando la fuente de sonido retrocedió. de él. Hippolyte Fizeau descubrió de forma independiente el mismo fenómeno en ondas electromagnéticasen 1848 (en Francia, el efecto a veces se denomina "efecto Doppler-Fizeau", pero el resto del mundo no adoptó ese nombre, ya que el descubrimiento de Fizeau lo fue seis años después de la propuesta de Doppler). [p 2] [7] En Gran Bretaña, John Scott Russell hizo un estudio experimental del efecto Doppler (1848). [p 3]
En la física clásica, donde las velocidades de la fuente y el receptor en relación con el medio son más bajas que la velocidad de las ondas en el medio, la relación entre la frecuencia observada y la frecuencia emitida viene dada por: [8]
