Doppleri efekt

Kindla sagedusega heli kiirgav allikas saadab välja lainetipud täiesti regulaarsete vahedega. Kui allikas liigub kuulja poole, kiiratakse iga järgnev tipp veidi eelmisest lähemalt asukohast, seega jõuavad tipud kuulja juurde ajaliselt tihedamalt kui need kiirati — kuulja tajub kõrgemat sagedust, kõrgemat helikõrgust, kuigi allika enda võnkumine kunagi ei kiirenenud. Eemaldumisel on vastupidine efekt: tipud kiiratakse üha kaugematest punktidest, jõuavad ajaliselt hajusamalt, ja kuulja kuuleb madalamat tooni. Laines endas ei ole midagi muutunud; muutunud on saabumise ajastus, sest allika liikumine järjestikuste tippude vahelisel ajavahemikul nihutab seda, kust igaüks oma teekonda alustab.

Just seepärast langeb mööduva kiirabiauto sireeni helikõrgus täpselt möödumise hetkel, mitte järk-järgult enne või pärast: sageduse nihe sõltub allikat ja vaatlejat ühendaval joonel suhtelisest kiirusest, mis on tüüpilise möödasõidu geomeetrias maksimaalne (allikas otse lähenemas või eemaldumas) just kõige lähedasemal möödumisel ja väheneb, kui allikas liigub külgsuunas eemale.

Efekt on tõeliselt olemas nii liikuva allika kui ka liikuva vaatleja korral, kuid need kaks juhtu ei ole täpses valemis identsed, kuigi nihke suund on kummalgi juhul kvalitatiivselt sama — nüanss, mis loeb heli jaoks, sest helil on kindel keskkond (õhk), mille suhtes see paigal olla saab, andes allika liikumisele ja vaatleja liikumisele eristatavad rollid. Sama aluspõhimõte kehtib palju kaugemal helist: eemalduva galaktika valgus on punanihkes samal olemuslikul mehhanismil, ja just nii mõõdetaksegi universumi paisumist, ning just seepärast kasutavad nii politsei kiirusmõõteseadmed kui ka meditsiiniline ultraheli kiiruse mõõtmiseks Doppleri nihet.