Efecto Doppler
Vamos a estudiar el efecto Doppler.
El enunciado del efecto Doppler dice que la frecuencia de las ondas percibidas por un observador va a variar cuando entre el emisor y el receptor exista un desplazamiento de uno respecto al otro, es decir, si entre emisor y receptor existe un movimiento relativo, la frecuencia emitida va a ser diferente a la frecuencia recibida por el receptor.
Para entender esto, vamos a empezar suponiendo que tanto emisor como receptor están en reposo.
Imaginad, aquí tenemos un emisor, la E, que está emitiendo ondas, aquí hemos dibujado los frentes de onda, y está en reposo este emisor.
Vemos que la longitud de onda que se corresponde con la distancia entre los diferentes frentes de onda es constante.
Y os recuerdo que hay una relación que nos dice que la velocidad es la longitud de onda partido del periodo, que es lo mismo que la longitud de onda por la frecuencia.
Es decir, sí aquí tenemos un observador en reposo, va a percibir la misma longitud de onda y la misma frecuencia que esté emitiendo el emisor, que también se encuentra en reposo.
¿Qué ocurre si el emisor empieza a moverse o si el receptor empieza a moverse, en realidad es lo mismo?
Vamos a ver qué ocurre cuando el emisor se mueve.
Aquí tenemos un emisor que se está moviendo con una velocidad hacia la derecha.
Fijaos
que ahora ya los frentes de onda han cambiado, ya no están centrados en el emisor.
Entonces, ¿qué va a ocurrir aquí?
Si tenemos un receptor a este lado, a la derecha, lo que va a percibir este receptor es una longitud de onda muy pequeñita, lo veis aquí que los frentes de onda están más juntos que lo que está emitiendo realmente el emisor.
Como la longitud de onda es muy pequeñita, la frecuencia va a ser muy alta.
Entonces este receptor va a percibir una frecuencia mayor que la que realmente está emitiendo el emisor.
¿Qué ocurre si situamos el receptor al otro lado?
Pues va a ocurrir justo lo opuesto.
Aquí los frentes de onda se estaban acercando, pues en el lado opuesto, lo que nos ocurre es que los frentes de onda están más alejados de lo que está emitiendo realmente nuestro emisor.
Por lo tanto, la longitud de onda va a ser mayor.
Si la longitud de onda es mayor, la frecuencia va a ser menor.
Entonces fijaos que como el emisor está en movimiento, ocurriría lo mismo si los que se mueven son los receptores o ambos tanto emisor como receptor, vemos que al moverse el emisor lo que percibe un receptor y lo que percibe el otro es diferente, y además es diferente a lo que está emitiendo el emisor.
Bueno, esto es solo para que entendáis los conceptos.
Ahora vamos a ver como funciona matemáticamente.
Pues matemáticamente hay una ecuación que nos relaciona la frecuencia que percibe el receptor, la frecuencia con la que está emitiendo el emisor, esta es la velocidad de propagación de la onda, que en principio es constante, la velocidad a la que se mueve el receptor y la velocidad a la que se mueve el emisor.
Entonces, claro, según si el receptor y emisor se acercan o se alejan, pues esta frecuencia que percibe el receptor va a ser diferente.
Esta ecuación es muy importante.
De hecho, es la ecuación que vamos a emplear.
Existen ocasiones en las que únicamente se mueve el emisor, entonces ¿qué haremos?
En esta ecuación lo que pondremos en velocidad del receptor será cero.
Si lo que se está moviendo es el receptor pues la velocidad de emisor será cero, pero con esta ecuación podemos cubrir todos los casos que tenemos.
Aquí os he ha puesto un más/menos y un menos/más.
Eso ¿qué significa?
Pues en el numerador, el numerador es el término que pertenece al receptor, entonces el numerador tendrá el signo más cuando el receptor se esté acercando al emisor y tendrá el signo menos cuando el receptor se esté alejando del emisor.
Si esto lo pensáis con el esquema que hemos puesto antes de frecuencias mayores o menores, pues justamente encaja con estos signos.
¿Qué va a ocurrir en el denominador?
Pues justo lo contrario, como está en el denominador.
Si el emisor se está alejando tendrá signo positivo.
Y si el emisor se está acercando, tendrá signo negativo.
Entonces, conociendo las velocidades del emisor y el receptor, y conociendo a qué frecuencia está metiendo un emisor, podemos calcular la frecuencia que recibe el receptor, se esté moviendo quien se esté moviendo, tanto el emisor, como el receptor, como ambos.
