Site hosted by Angelfire.com: Build your free website today!
Efek Doppler

Saat sebuah mobil Ambulance atau patroli polisi bergerak mendekati kita sambil membunyikan sirine, kita akan mendengar nada bunyi sirine tersebut semakin tinggi. Kemudian jika sirine masih berbunyi saat ambulance lewat dan menjauhi kita, nada bunyi sirine yang terdengar akan semakin rendah (sampai akhirnya hilang).

Dari ilustrasi diatas, kita bisa menyimpulkan bahwa bila sumber bunyi (dalam hal ini adalah mobil ambulance atau patroli polisi) dan pengamat atau pendengar bergerak relatif satu sama lain (menjauhi atau mendekati) maka frekuensi yang ditangkap oleh pengamat tidak sama dengan frekuensi yang dipancarkan oleh sumber.

Bila sumber bunyi dan pengamat bergerak saling mendekati, maka frekuensi yang ditangkap pengamat (fp) akan lebih besar dari frekuensi sumber bunyi (fs), dan sebaliknya bila sumber dan pengamat bergerak saling menjauhi, maka frekuensi yang ditangkap pengamat lebih kecil dari frekuensi sumber bunyi.

Peristiwa yang pertama kali diamati dan dijelaskan oleh Christian Johann Doppler pada tahun 1842 yang kemudian dikenal sebagai Efek Doppler ini dapat digambarkan sebagai berikut :



Frekuensi yang ditangkap pengamat berkaitan dengan frekuensi sesungguhnya (yang dipancarkan sumber bunyi) dan kelajuan sumber dan pengamat serta kelajuan gelombang dalam medium dapat dituliskan sebagai berikut :


dengan :
fp  adalah frekuensi gelombang yang ditangkap pengamat
fs  adalah frekuensi gelombang yang dipancarkan sumber
v adalah cepat rambat/kelajuan gelombang bunyi di medium (udara)
vp  adalah kelajuan pengamat
vs adalah kelajuan sumber (bunyi)

Pemilihan tanda positip (+) atau negatip (-) pada persamaan diatas bergantung pada arah sumber bunyi dan pengamat (relatif terhadap satu sama lain).

    vp akan bertanda (+) bila pengamat bergerak mendekati sumber bunyi, dan sebaliknya akan bertanda (-) bila ia bergerak menjauhi
        sumber bunyi.

    vs akan bertanda (+) bila sumber bunyi bergerak menjauhi pengamat, dan sebaliknya akan bertanda (-) bila sumber mendekati pengamat.

Walaupun pertama kali ditemukan dalam gelombang suara, Efek Doppler ternyata berlaku pada semua jenis gelombang termasuk gelombang cahaya (dan gelombang-gelombang elektromagnetik lainnya). Efek Doppler untuk gelombang cahaya biasanya digambarkan dalam kaitan dengan warna daripada dengan frekuensi.

Animasi-animasi dibawah ini akan memberikan sedikit gambaran tentang fenomena efek Doppler pada sumber yang bergerak dan pengamat yang diam.


Sumber Suara Tidak Bergerak

Animasi disamping menggambarkan sebuah sumber suara yang diam. Gelombang suara yang dihasilkan memiliki frekuensi yang konstan  fs dan muka gelombang merambat secara simetri dari sumber ke segala arah dengan laju yang tetap v, yaitu laju suara dalam medium. Jarak antar muka gelombang adalah panjang gelombang. Pada kasus ini, semua pengamat akan mendengar frekuensi yang sama, yaitu frekuensi yang dipancarkan oleh sumber bunyi.


Sumber bergerak dengan vsumber <  vsuara ( Mach 0.7 )

Pada animasi di sebelah kiri,  sumber suara yang sama memancarkan gelombang suara dengan frekuensi yang tetap pada medium yang sama .  Namun,  sekarang sumber suara bergerak ke kanan dengan laju vs = 0,7v  (Mach 0,7).  Muka Gelombang yang dihasilkan akan memiliki frekuensi yang sama seperti pada kasus sebelumnya.  Karena sumber bergerak, pusat (center)setiap muka gelombang sekarang agak bergeser ke kanan.  Akibatnya muka gelombang menjadi semakin rapat di sebelah kanan, dan semakin longgar di sebelah kiri sumber.  Seorang pengamat di depan(sebelah kanan) sumber akan mendengar frekuensi yg lebih tinggi   fp > fs dan pengamat lain yg berada di belakang (sebelah kiri) sumber akan mendengar frekuensi yang lebih rendah  fp < fs.


Sumber bergerak dengan vsumber = vsuara  ( Mach 1 )

Ketika sumber bergerak pada kelajuan suara di medium(vs = v, atau Mach 1). Laju gelombang suara di udara adalah sekitar 340 m/s atau 750 mil/jam.  Muka gelombang di depan (sebelah kanan) sumber sekarang berhimpit di titik yang sama,  sehingga seorang pengamat yang ada di depan sumber tidak akan menangkap apapun sampai sumber datang.  Gambar di samping kanan menunjukkan sebuah peluru yang bergerak dengan laju Mach 1,01.   Kita dapat mengamati adanya gelombang kejut (shock wave) di depan peluru.

Para pilot jet yang terbang pada kecepatan Mach 1 melaporkan bahwa ada semacam tembok atau penghalang yang harus ditembus sebelum bisa mencapai kecepatan supersonic.   Gambar di sebelah kanan menunjukkan sebuah pesawat F-18 yang mencapai laju supersonic.


Sumber bergerak dengan vsumber > vsuara (Mach 1.4 - supersonic)

Sumber suara telah menembus penghalang laju suara dan bergerak pada laju 1,4 kali laju gelombang suara (Mach 1,4).  Karena sumber bergerak lebih cepat dari gelombang suara yang dihasilkan,  sumber akan berada di depan muka gelombang.  Sumber suara telah melewati seorang pengamat yang diam ketika pengamat menangkap(mendengar) suara yang dihasilkan.

Seperti dapat diamati pada animasi, pembentukan kerucut (muka gelombang) bergantung pada rasio,  perbandingan antara laju sumber dan laju gelombang suara.  Penyatuan (penggabungan) tekanan depan pada kerucut muka gelombang yang menyebabkan gelombang kejut,  shock wave atau lebih dikenal dengan sonic boom ketika sebuah pesawat supersonic lewat di atas kita.  Sebuah pesawat supersonic biasanya menghasilkan dua sonic boom,  satu dari moncong pesawat dan yang lain dari ekornya.  Gambar disamping menunjukkan sebuah peluru yang bergerak dengan laju Mach 2,45.  




Tentang Java                    Visualisasi Efek Doppler