L'effetto Doppler

L'effetto Doppler è un fenomeno fisico che si presenta con la propagazione delle onde quando la sorgente e/o l'osservatore sono in moto in direzioni differenti.

Quando la sorgente e l'osservatore sono in moto in direzioni diverse, la distanza che li separa cambia nel tempo. L'osservatore vede arrivare le onde con frequenza crescente se la sorgente si avvicina o decrescente se si allontana.

L'effetto Doppler prende il nome dallo scienziato J.C. Doppler che per primo scoprì questo fenomeno fisico.

Come funziona l'effetto Doppler

La frequenza delle onde si riduce quando la sorgente e l'osservatore si allontanano, perché le onde devono percorrere uno spazio maggiore prima di arrivare all'osservatore.

Per questa ragione l'osservatore vede arrivare le onde con una frequenza minore.

Viceversa, la frequenza delle onde aumenta quando a sorgente e l'osservatore si avvicinano tra loro, perché lo spazio da percorrere è minore.

Nota. La sorgente emette le onde sempre con la stessa frequenza. Tuttavia, le onde devono percorrere una distanza differente per raggiungere l'osservatore. Per questo motivo l'osservatore le percepisce con una frequenza diversa, crescente o decrescente a seconda se la distanza dalla sorgente aumenta o si riduce.

Non è importante che sia la sorgente a muoversi o l'osservatore, oppure entrambe.

In tutti i casi varia la distanza tra sorgente e osservatore. Il risultato è sempre lo stesso.

Questo fenomeno fisico si nota in tutte le tipologie di onde ( onde elettromagnetiche, luce, onde sonore, onde radio, cc. ).

Un esempio di effetto Doppler delle onde sonore

Quando si avvicina un'ambulanza sentiamo la sirena con un tono acuto. Viceversa, quando si allontana sentiamo il suono della sirena con un tono grave.

Perché?

Se l'ambulanza si sta muovendo verso di noi, ogni onda sonora deve percorrere uno spazio inferiore rispetto alla precedente e impiega meno tempo per raggiungerci.

Pertanto, le onde sonore ci arrivano con una frequenza più alta rispetto alla sirena.

In un secondo ci arriva una maggiore quantità di onde sonore. Per questa ragione sentiamo il tono della sirena acuto.

Quando l'ambulanza ci supera e si allontana, il tono della sirena cambia radicalmente diventando grave.

In questo caso, l'ambulanza si sta allontanando da noi.

Le onde sonore devono percorrere più spazio e impiega più tempo rispetto alla precedente prima di raggiungerci.

Pertanto, la frequenza delle onde sonore in arrivo si riduce ed è inferiore rispetto alla frequenza della sirena.

In un secondo ci arriva una minore quantità di onde sonore. Per questa ragione il suono della sirenza diventa grave.

Questo fenomeno si verifica a causa dell'effetto Doppler.

Un esempio di effetto Doppler della luce

L'effetto Doppler è utilizzato in astronomia per studiare il movimento delle galassie.

Quando una galassia si sta allontanando da noi, la luce ci arriva con una frequenza minore perché lo spazio che le onde elettromagnetiche devono percorrere è maggiore.

Alle frequenze più basse del campo visibile la luce si colora di rosso.

Per questa ragione lo spostamento verso il rosso ( redshift ) indica che la galassia si sta allontanando dalla nostra.

L'effetto redshift è dovuto all'effetto Doppler.

E se la galassia si sta avvicinando?

Se una galassia si sta avvicinando, la luce proveniente dalla galassia ci arriva con una frequenza crescente.

Pertanto, le onde elettromagnetiche ci arrivano con una frequenza maggiore nel corso del tempo.

Alle frequenze più alte del campo visibile la luce si colora di blu e di viola.

Per questo motivo lo spostamento verso il blu ( blueshift ) indica che la galassia si sta avvicinando alla nostra.

Anche l'effetto blueshift è dovuto all'effetto Doppler.