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ドップラー効果とは?

どっぷらーこうか

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ドップラー効果とは、音や光などの波の発生源と観測者が互いに近づくか遠ざかるかによって、観測される波の周波数(音なら音の高さ)が変化する現象です。

ドップラー効果(Doppler effect)とは、波(音波・光波・電磁波など)を発する音源・光源と、それを観測する観測者との間に相対的な運動がある場合に、観測される波の周波数が静止時とは異なる値として知覚される物理現象です。1842年にオーストリア物理学クリスティアン・ドップラーが提唱しました。

音波の場合、具体的には次のような変化が生じます。

  • 音源が観測者に近づくとき:波が圧縮されて周波数が高くなり、音は高く聞こえる
  • 音源が観測者から遠ざかるとき:波が引き伸ばされて周波数が低くなり、音は低く聞こえる

救急車のサイレンが近づくにつれて高く聞こえ、通り過ぎると急に低くなる現象が身近な例として知られています。観測される周波数は、音源の速度・観測者の速度・音速の関係式(ドップラーの公式)で正確に計算できます。

光(電磁波)にもドップラー効果が適用されます。光源が遠ざかるとき光の波長が長くなり赤みがかる「赤方偏移(レッドシフト)」、近づくと青みがかる「青方偏移(ブルーシフト)」が起こります。天文学ではこの性質を利用して銀河の後退速度を測定し、宇宙膨張の証拠として活用されています。気象レーダー・医療の超音波診断(血流速度測定)・速度違反取締りのレーダーガンなど、幅広い分野で応用されています。

使い方・例文

救急車が近づくと「ピーポー」の音が高く、遠ざかると低く聞こえるのは、ドップラー効果の典型的な日常体験として授業や解説でよく取り上げられます。

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