ドップラー効果1 ~音源が動くとどうなるの~
波長表示
振動数表示
速度ベクトル表示
音源の振動数 f:
音源の速度 vs:
説明:
音源が動く場合のドップラー効果についての理解を深めるためのページです。
中央におんさのかたちの音源,左右に観測者を配置しています。「 > 」のスタートボタンで,音源からは振動数fで球面波の波面が次々に発生します。波面は基本は青い円で表示されますが1s毎に赤い円で表示され,1s間に振動数の数だけの波面が生じることが把握できるようにしています。音源が動くことで,新たに生じる球面波の中心が移動し,隣り合う波面の間隔(波長)が変化するようすがわかります。いろいろな場合について試してみながら,波長の変化や観測される波の振動数についての理解を深めましょう。
(ヒント)「速度ベクトル表示」をチェックして,「 1s >| 」の1sステップ進行で波面を発生させ,表示された図から波長がどのように求められるかを考えてみましょう。
●「 > 」:スタート(実時間),「 Slow ) 」:スロー(時間進行5分の1),「 || 」:ストップ,「 >| 」:0.05sステップ進行,「 1s >| 」:1sステップ進行,「t = 0」:時間リセットです。これらのボタンで時間進行をコントロールできます。
●「音源の振動数 f」のスライドバーで,音源の振動数をHz単位で変えることができます。初めの値は5Hzで,1から10の範囲で変えることができます。
●「音源の速度 vs」のスライドバーで,音源の速度を変えることができます。右向きが正で左向きが負の値となります。初めの値は音速Vの0.4倍で0.4Vです。-1.2V~1.2Vの範囲で変えることができます。
●「波長表示」のチェックボックスで,音源から発せられる波の波長が,音源が動いていないときの波長λの何倍かで表示されます。音源に対して右左両方の進行波について表示されます。
●「振動数表示」のチェックボックスで,観測者が受け取った波の振動数が,音源の振動数fの何倍かとHz単位の両方で表示されます。右左両方の観測者について表示されます。
●「速度ベクトル表示」のチェックボックスで,波の進行速度(青),音源の速度(赤),波と音源の速度の差のベクトル(黄)が表示されます。ベクトルの長さは1sあたりの距離となるように描いています。波と音源の速度の差のベクトルの長さに振動数と同じ数の波面があることから,ドップラー効果による波長の変化や,ドップラー効果の式の成り立ちを理解するためのヒントとなります。
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