Probíhá opravdu vlnění, při Dopplerovu efektu tak, jak se uvádí na Wikipedii? Nebudeme muset přepisovat fyzikální zákony?
Dopplerův jev
Dopplerův jev popisuje změnu frekvence a vlnové délky přijímaného oproti vysílanému signálu, způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače.
Jev byl poprvé popsán Christianem Dopplerem v roce 1842 v monografii Über das farbige Licht der Doppelsterne und einige andere Gestirne des Himmels.
Obrázek č.1. Wikipedie.
Na obrázku 1. je vidět, jak probíhá vlnění před pohybujícím se tělesem a jak probíhá vlnění za pohybujícím se tělesem. Takto je vysvětlováno, proč slyšíme vyšší tón, když se k nám zdroj zvuku přibližuje a nižší tón, když se zdroj zvuku vzdaluje. To znamená, že se výška zvuku změní přesně v ten moment, když nás zdroj míjí. Je to pravda? Já mám celkem dobrý hudební sluch, a tak jsem si všimnul, že se výška tónu začíná snižovat postupně, až na tón, který vydává zdroj a potom se začne snižovat opět postupně a ne okamžitě, jak je nakresleno na obrázku č.1.
Obrázek č.2- Wikipedie.
Na obrázku č.2. máme zakreslenou frekvenci f0 . Odpovídá frekvenci zdroje. Pokud se zdroj zvuku přibližuje z prava , tak změna nenastane okamžitě (modrý graf), ale probíhá pozvolně (oranžový graf). Z toho je vidět, že celá Dopplerova teorie (vlastně zákon) stojí na hliněných nohou, protože by měl probíhat podle rovnic a podle obrázku č.1. a modrého grafu na obrázku č.2., ale probíhá podle grafu oranžového. K tomuto poznání jsem došel po dlouhodobém poslouchání přibližujících se a vzdalujících se automobilů během jízdy.
.Doppler pozorováním zjistil, že přibližující se zvukový zdroj vydává vyšší tón než zvukový zdroj, který se vzdaluje. Vysvětlil si to na principu sčítání a odčítání rychlostí zdroje od rychlosti zvuku. Tento úsudek byl možná matematicky správný, ale z fyzikálního hlediska mylný. Z učení o vlnění víme, že rychlost zvuku nemůžeme zvyšovat nebo snižovat zrychlením nebo zpomalením zvukového zdroje. Při stejném tlaku vzduchu je stejná hustota molekul, ve kterých se zvuková vlna pohybuje, tudíž má zvuk stálou rychlost. Jak je tedy možné, že se tyto změny frekvence zvuku opravdu dějí? Vysvětlení je celkem prosté. Pohybující se zdroj zvuku, např. jedoucí auto, stlačuje vzduch před sebou. Vydávaný zvuk se šíří stlačeným zvukem rychleji. Jakmile zvuk urazí určitou vzdálenost, dostane se do normálního tlaku vzduchu, tudíž se rychlost ve vzduchu s nižším tlakem sníží. To zapříčiní, že se frekvence zvuku zvýší. Obdobný proces probíhá, když se auto vzdaluje. Za autem vzniká podtlak. V tomto podtlaku vzniklé vlny se šíří menší rychlostí až do doby, kdy se tlak vrátí na normální, tedy vyšší tlak. Tím se rychlost zvuku zvýší, tudíž frekvence zvuku se sníží. Tento děj je možný jen ve vzduchu, kdy se mění tlak a tím i hustota prostředí. Ve fotonovém éteru takové změny tlaku při malých rychlostech, proti rychlosti světelné vlny, neexistují. Nastává otázka, co zapřičiňuje rudý posuv?Zdroj: https://maksa.blog.idnes.cz/blog.aspx?c=492558
