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당신이 구급차 운전자이고 자동차로 가득한 대도시의 거리를 따라 고속으로 운전해야한다고 상상해보십시오. 이제 당신이 보도의 군중 중 하나라고 상상해보십시오. 교차로에 서서 길을 건너는 것이 가능한 순간을 기다리고 있습니다. 그러나 먼저 경주 구급차를 건너 뛰어야합니다.
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그녀의 사이렌의 포효는 멀리서 들렸다. 그러나 이상한 점은 적십자가있는 차가 가까워 질수록 사이렌 소리가 커진다는 것입니다. 차가 멀어지기 시작하면 같은 일이 반복되지만 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 차가 멀어지면 사이렌 소리가 완전히 사라질 때까지 점점 낮아집니다. 동시에 구급차 운전자는 아무런 변화도 느끼지 않습니다. 그를 위해 음질은 변하지 않습니다.
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그러나 외부 관찰자는 피치가 어떻게 상승하고 거리에 따라 음조가 어떻게 감소하는지 듣습니다. 음파는 수면의 파도와 같은 방식으로 공기 중에 전파됩니다.
그래서 실제로 일어나는 일. 누가 듣습니까? 운전사 또는 보행자? 사이렌 소리의 톤이 변합니까? 둘 다 맞습니다. 더 정확하게 말하면, 아무도 착각하지 않습니다. 운전자와 보행자 모두 정확하게들을 수있는 소리를 듣습니다. 인식의 차이는 도플러 효과 때문입니다. 우리가 소리로 듣는 것은 실제로 공기를 통해 전파되는 파동입니다.
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사이렌은 공기 분자를 진동시킵니다. 음파는 수면의 파도와 같은 방식으로 공기 중에 전파됩니다.파동은 희귀 영역이며 압축 영역이됩니다. 이 과정은 1 초에 여러 번 반복되어 확산됩니다. 이것이 음파입니다. 파도의 동일한 부분이 서로 가까이있을수록 소리가 커집니다. 즉, 주파수가 더 큽니다.
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우리의 경우, "빠른"파도가 다가 오면 자동차의 움직임과 소리의 속도가 더해지기 때문에 보행자를 위해 음파가 서로 더 가까워집니다. 음파 사이의 거리가 작을수록 주파수가 높아지고 음이 높아집니다. 기계를 제거하면 거리가 증가함에 따라 파도 사이의 거리가 점점 더 커집니다. 즉, 주파수가 점차 감소하고 사운드가 낮아집니다. 차 안에있는 사람들과 음원은 서로에 대해 움직이지 않습니다. 따라서 색조 변화가 발생하지 않습니다. 음조의 변화를 들으려면 청취자와 음원이 서로에 대해 상대적으로 움직여야합니다.
음파뿐만 아니라 도플러 효과
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광파를 예로 들어 보자. 구급차에 사이렌 대신 노란색 램프가 설치된 경우 관찰자에게 접근하면 램프의 스펙트럼이 파란색으로, 제거되면 빨간색으로 바뀝니다. 우리 주변의 일반적인 현상으로 인해 변위 속도가 상대적으로 낮으므로 광 스펙트럼의 변화를 느끼지 못합니다. 그러나 구급차의 속도가 빛의 속도에 가까워 지거나 그것에 필적하는 경우 원하는 변경 사항을 알 수 있습니다.
주파수는 1 초 안에 특정 지점을 통과 한 파고의 수입니다. 주파수가 높을수록 사운드의 음조가 높아지거나 빛이 더 파란색이됩니다.이 경우 운전자는 도로에서 노란색 표시등이 계속 떨어지는 것을 볼 수 있습니다. 그러나 움직이는 기계는 그 자체로 파동을 압축하고 광원에 접근하는 동안 움직이지 않는 관찰자는 고주파수 청색쪽으로 광 스펙트럼의 이동을 볼 수 있습니다. 차가 멀어지면 관찰자는 손전등의 색상이 파란색에서 노란색으로 돌아 오는 것을 볼 수 있습니다. 점차적으로이 색은 수평선 너머로 사라지고 빨간색으로 변합니다.