ドップラー効果の視覚的理解
ドップラー効果のアニメーション
寝屋川を泳ぐ鴨を見てたら、鴨が池を泳ぐ時の波紋(球面波)は、ドップラー効果の視覚的理解に役立つのではないかということを思いついた
— あらぴー (@txtbokwrm) 2017年11月6日
こんにちは、お久しぶりです。
ドップラー効果というのは、波動の現象の一つで、波源または観測者が動くと、その周波数が静止系でのそれに対して変化するというものです。
ドップラー効果の例として、よく救急車の例が挙げられますね。救急車が近づいてくるとき、サイレンの音が高く聞こえて、遠ざかる時は低く聞こえるアレです。
今回は、シミュレーションの勉強も兼ねて、そのアニメーションを作ってみました！
波源（アニメーション中の小さな四角）が動いている時、波源の進行方向では球面波の間隔が狭くなっていて、波源の後ろでは球面波の間隔が広くなっています。つまり、小さな四角を救急車だと仮定すると、救急車の前では音は高く聞こえ、後ろでは低く聞こえます。これこそがドップラー効果の原理です。
なんだただのドップラー効果の原理図じゃないか、と思った方もいらっしゃるかもしれません。
おっしゃる通りです。。。
しかし、より直感的に理解するための例えを考えました！
音の波と水面の波紋を同一視
このままですとなんの変哲も無いドップラー効果の原理図です。
ここで、上のアニメーションにおける小さな四角を、
池を泳ぐ鴨として考えてみてください。
音は目に見えない波なので、救急車から出る球面波の様子を想像することは難しいですが、鴨が池を泳いでいる時の波紋は想像しやすいのではないでしょうか。
もし私がこの池に身を沈めていたとすれば、鴨の前では波を頻繁に感じるはずです。音が高く聞こえる理由と全く同じですね。
終わりに
私がふと思ったことを記事にしてみました。ドップラー効果の原理図を見ても現象がイメージできない、といった人の助けになれば嬉しいです。
このアニメーションはHTML5 + JavaScriptで作りました！
こちらの記事を参考にさせていただきました。ありがとうございます。
