Imaginez que vous êtes chauffeur d'ambulance et que vous devez conduire à grande vitesse dans les rues d'une grande ville remplie de voitures. Imaginez maintenant que vous faites partie de la foule sur le trottoir. Vous vous tenez au croisement et attendez le moment où il sera possible de traverser la rue. Mais vous devez d'abord éviter l'ambulance de course.
Le rugissement de sa sirène se fait entendre de loin. Mais ce qui est étrange, c'est que plus une voiture avec une croix rouge monte, plus le son d'une sirène est élevé. Lorsque la voiture commence à s'éloigner, la même chose se répète, mais vice versa. Au fur et à mesure que la voiture s'éloigne, le son de la sirène diminue de plus en plus jusqu'à ce qu'il disparaisse complètement. Dans le même temps, le chauffeur d'ambulance ne remarque aucun changement. Pour lui, la qualité sonore ne change pas.
Mais un observateur extérieur entend comment la hauteur monte et comment la tonalité diminue avec la distance. Les ondes sonores se propagent dans l'air de la même manière que les vagues de la mer à la surface de l'eau.
Alors qu'est-ce qui se passe vraiment. Qui entend bien? Un conducteur ou un piéton? Le ton de la sirène change-t-il? Les deux ont raison. Plus précisément, personne ne se trompe: le conducteur et le piéton entendent exactement ce qu'ils doivent entendre. La différence de perception est due à l'effet Doppler. Ce que nous entendons comme son, ce sont en fait des vagues se propageant dans l'air.
La sirène fait vibrer les molécules d'air. Les ondes sonores se propagent dans l'air de la même manière que les vagues de la mer à la surface de l'eau.Une onde est une région de raréfaction, qui devient alors une région de compression. Le processus est répété plusieurs fois en une seconde et se propage. Ceci est l'onde sonore. Plus les mêmes sections des ondes sont proches les unes des autres, plus le son est élevé, c'est-à-dire plus sa fréquence est élevée.
Dans notre cas, lorsque l'onde «rapide» approche, les ondes sonores se rapprochent les unes des autres pour le piéton, car la vitesse de déplacement de la voiture et le son s'additionnent. Plus la distance entre les ondes sonores est petite, plus la fréquence est élevée et plus la tonalité sonore est élevée. Avec le retrait de la machine, la distance entre les ondes avec une distance croissante devient de plus en plus, c'est-à-dire que la fréquence diminue progressivement et le son devient plus faible. Les personnes dans la voiture et la source sonore sont immobiles les unes par rapport aux autres. Par conséquent, aucun changement de tonalité ne se produit. Pour entendre les changements de tonalité, l'auditeur et la source sonore doivent se déplacer l'un par rapport à l'autre.
L'effet Doppler non seulement dans les ondes sonores
Prenons l'exemple des ondes lumineuses. Si une lampe jaune était installée à la place d'une sirène dans une ambulance, alors à l'approche de l'observateur, le spectre de la lampe se déplacerait vers le côté bleu, et une fois retiré, vers le rouge. Avec les phénomènes habituels qui nous entourent, les taux de déplacement sont relativement faibles, nous ne remarquons donc pas de changements dans le spectre lumineux. Mais si la vitesse de l'ambulance approchait de la vitesse de la lumière ou comparable à celle-ci, alors nous remarquerions les changements souhaités.
La fréquence est le nombre de crêtes de vagues qui ont traversé un point spécifique en une seconde. Plus la fréquence est élevée, plus la tonalité du son est élevée ou plus la lumière devient bleue.Dans ce cas, le conducteur verrait une lumière jaune tomber constamment sur la route. Mais une machine en mouvement comprimerait les ondes devant elle et les observateurs immobiles en s'approchant d'une source lumineuse verraient un décalage du spectre lumineux vers le côté bleu haute fréquence. Lorsque le véhicule s'éloigne, l'observateur remarque que la couleur de la lampe de poche revient du bleu au jaune. Progressivement, cette couleur deviendrait rouge, disparaissant au-delà de l'horizon.
