Doppler-Effekt-Rechner

Der Doppler-Effekt bezeichnet die Änderung der beobachteten Frequenz durch die Relativbewegung zwischen Wellenquelle und Beobachter. Nähern sie sich an, treffen Wellenfronten häufiger ein und die gemessene Frequenz steigt. Entfernen sie sich, werden die zeitlichen Abstände größer und die Frequenz sinkt. Dieser Rechner verwendet die klassische Beziehung f beobachtet = f Quelle × (c + vo) / (c - vs). Dabei ist c die Wellengeschwindigkeit im Medium, vo die Beobachtergeschwindigkeit zur Quelle und vs die Quellgeschwindigkeit zum Beobachter. Die Vorzeichen geben in dieser Gleichungsform die Richtung an. Gib für einen Beobachter, der sich zur Quelle bewegt, eine positive Beobachtergeschwindigkeit ein; entsprechend gilt eine positive Quellgeschwindigkeit bei Bewegung zum Beobachter. Wird durch die Bewegung eines Objekts der Abstand größer, ist dessen Wert negativ. Beide Geschwindigkeiten müssen relativ zum Medium gemessen werden, nicht nur relativ zueinander. Bei Schall dient ruhende Luft als Bezug; Wind verändert die Ausbreitung und muss konsistent berücksichtigt werden. In trockener Luft bei etwa 20 Grad Celsius beträgt die Schallgeschwindigkeit ungefähr 343 Meter pro Sekunde. Sie hängt von Temperatur, Luftfeuchte, Gaszusammensetzung und Höhe ab. In Flüssigkeiten und Festkörpern breitet sich Schall wesentlich schneller aus; nutze daher die passende Wellengeschwindigkeit. Die klassische Formel verlangt, dass die Quellgeschwindigkeit in Annäherungsrichtung unter der Wellengeschwindigkeit liegt. In deren Nähe wird die Verdichtung extrem und übliche Annahmen versagen. Ab dieser Geschwindigkeit ist eine Stoßwellenanalyse erforderlich. Die Gleichung eignet sich für Sirenen, Hupen, bewegte Maschinen und schulische Wellenaufgaben. Medizinischer Ultraschall und Radar nutzen ebenfalls Dopplerprinzipien, beinhalten praktisch aber oft Reflexionen, Winkel und spezielle Signalverarbeitung. Licht im Vakuum benötigt kein Medium und muss bei erheblichen Relativgeschwindigkeiten mit der relativistischen Dopplerformel analysiert werden. Dieses Werkzeug enthält weder relativistische Korrekturen noch Reflexionsverdopplung oder den Winkel zwischen Geschwindigkeit und Sichtlinie. Verwende bei schräger Bewegung nur radiale Geschwindigkeitskomponenten. Für medizinische, navigatorische, hoheitliche oder sicherheitskritische Auswertungen sind kalibrierte Instrumente und das passende Fachmodell erforderlich.