多普勒效应

当列车进站时，我们听到汽笛声不仅越来越大，而且音调升高；当列车离去时，汽笛声不仅越来越小，而且音调降低。人和声音相对运动时，音调将发生变化，这种现象是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的，为了纪念他，把这种现象叫做“多普勒效应”。

假若你站在站台不动，火车运动的速度为vt，v是声音在空气中传播的速度。如果火车向你迎面开来，你听到声音频率为：



因此你听到的声音的频率f′＞f。

如果火车是离你远去，则听到声音频率为：



因此听到的声音频率f″＜f。

多普勒效应虽然是在声学中发现的，但它也适用于光学。假设观测者相对于光源的速度为v，当光源远离时，光波频率变低，



当光源接近时，光波频率变高，



科学家们利用这种现象，就可以得出星体的运行速度。由于其它星球总是远离地球而去，光的频率总是偏向光谱的红端。只要将它与正常光谱比较，就可以求出频率的改变量，并可求得星体退行的速度。天文学上把这种现象叫做退行红移。