Калькулятор эффекта Доплера

Рассчитайте наблюдаемую частоту любой звуковой волны, когда источник и наблюдатель находятся в относительном движении. Введите частоту источника, скорость источника, скорость наблюдателя и среду распространения, чтобы мгновенно получить частоту с доплеровским сдвигом, сдвиг частоты, отношение частот и изменение длины волны — с классификацией синего/красного смещения и визуализацией волн в реальном времени. Быстро, конфиденциально и без регистрации.

Doppler Effect Calculator

Enter the source frequency, source velocity, observer velocity, and propagation medium to calculate the observed (Doppler-shifted) frequency. Positive velocities mean moving toward each other; negative means moving apart. All calculations run locally in your browser - no signup required.

Quick examples:

Source Frequency (Hz) *

Frequency emitted by the source

Propagation Medium

Source Velocity (m/s)

+ toward observer, − away from observer

Observer Velocity (m/s)

+ toward source, − away from source

Зачем использовать наш калькулятор эффекта Доплера?

Онлайн-калькулятор мгновенного эффекта Доплера: введите частоту источника, скорость источника, скорость наблюдателя и среду распространения, чтобы мгновенно вычислить наблюдаемую частоту, сдвиг частоты, соотношение частот и изменение длины волны. Калькулятор эффекта Доплера обрабатывает сценарии приближения, удаления и остановки за миллисекунды.
Безопасный калькулятор эффекта Доплера — 100% конфиденциальность: калькулятор эффекта Доплера работает полностью на стороне клиента в вашем браузере. Ваши входные данные никогда не загружаются на какой-либо сервер, не сохраняются и не отслеживаются — они полностью конфиденциальны для академических, инженерных или физических курсов.
Онлайн-калькулятор эффекта Доплера — без установки. Используйте калькулятор эффекта Доплера непосредственно в любом современном браузере без каких-либо загрузок, приложений или плагинов. Работает на настольных компьютерах, планшетах и мобильных устройствах — на 100 % бесплатно навсегда и без регистрации.
Классификация нескольких сред, синего и красного смещения. Калькулятор эффекта Доплера поддерживает четыре предустановленные настройки среды распространения — воздух при 20°C, воздух при 0°C, воду и сталь — а также настраиваемый ввод скорости звука. Результаты автоматически классифицируются как голубое (приближающееся) или красное (удаляющееся) смещение с визуализацией волновой картины в реальном времени.

Распространенные случаи использования калькулятора эффекта Доплера

Домашнее задание и экзамены по физике: учащиеся используют калькулятор эффекта Доплера для проверки ответов на домашнее задание по наблюдаемой частоте, сдвигу частоты и изменению длины волны. Калькулятор эффекта Доплера показывает формулу и все промежуточные значения, что позволяет легко проверить работу шаг за шагом.
Акустика транспортных средств экстренных служб. Инженеры и акустики используют калькулятор эффекта Доплера для моделирования того, как сирены машин скорой помощи, полицейские гудки и сигналы пожарной машины звучат для неподвижных прохожих и движущихся водителей. Выходной сигнал сдвига частоты количественно определяет изменение угла наклона по мере приближения и удаления транспортного средства.
Радар и обнаружение скорости: калькулятор эффекта Доплера демонстрирует принцип действия радаров, измеряющих скорость, и доплеровских метеорологических радаров. Введя частоту радара и скорость цели, вы можете вычислить сдвиг частоты, который обнаруживает приемник, чтобы определить скорость цели.
Астрономия и красное смещение. Астрономы используют калькулятор эффекта Доплера, чтобы понять, как скорость удаления звезд и галактик вызывает красное смещение в их спектральных линиях. Выходное соотношение частот напрямую связано с параметром космологического красного смещения z = (f_src − f_obs) / f_obs.
Медицинское ультразвуковое исследование и допплеровская визуализация. Медицинские работники и биомедицинские инженеры используют калькулятор эффекта Доплера, чтобы понять, как ультразвуковая допплерография измеряет скорость кровотока. Наблюдаемый сдвиг частоты эритроцитов, движущихся к датчику или от него, кодирует скорость потока.
Гидролокатор и подводная акустика: военно-морские инженеры и морские ученые используют калькулятор эффекта Доплера с предустановленной водной средой для моделирования отражений гидролокатора от движущихся подводных лодок и морских животных. Более высокая скорость звука в воде (1497 м/с) вызывает меньшие сдвиги частоты при той же скорости.

Что такое эффект Доплера?

Эффект Доплера — это изменение частоты волны, воспринимаемое наблюдателем, движущимся относительно источника волны. Когда источник и наблюдатель приближаются друг к другу, наблюдаемая частота оказывается выше излучаемой частоты — синее смещение. Когда они раздвигаются, наблюдаемая частота оказывается ниже — красное смещение. Наш онлайн-калькулятор эффекта Доплера применяет классическую формулу акустического Доплера для расчета наблюдаемой частоты, сдвига частоты, соотношения частот и изменения длины волны для любой комбинации скоростей источника и наблюдателя. Он работает полностью в вашем браузере — регистрация не требуется.

Как работает наш калькулятор эффекта Доплера

Введите частоту источника и среду: введите частоту, излучаемую источником в Гц, и выберите среду распространения (воздух при 20°C, воздух при 0°C, вода, сталь или пользовательская скорость звука). Калькулятор эффекта Доплера использует скорость звука в среде в качестве скорости распространения волны v.
Введите скорости источника и наблюдателя: введите скорость источника (положительная = движение к наблюдателю) и скорость наблюдателя (положительная = движение к источнику). Используйте отрицательные значения для движения друг от друга. Калькулятор эффекта Доплера применяет стандартное соглашение о знаках, используемое в вводной физике.
Просмотр результатов и визуализация волн. Калькулятор эффекта Доплера отображает наблюдаемую частоту, сдвиг частоты, соотношение частот и изменение длины волны в сгруппированных статистических картах. Визуализация волновой картины в реальном времени показывает сжатые волновые фронты (синее смещение) или растянутые волновые фронты (красное смещение), а кнопка копирования в буфер обмена экспортирует все результаты.

Что рассчитывает калькулятор эффекта Доплера

Наблюдаемая частота (f_obs): частота, воспринимаемая наблюдателем, вычисляется как f_obs = f_src × (v + v_obs) / (v − v_src). Это основной результат калькулятора эффекта Доплера.
Сдвиг частоты (Δf): разница f_obs − f_src в Гц и в процентах. Положительный сдвиг указывает на синее смещение; отрицательный сдвиг указывает на красное смещение.
Частотный коэффициент: безразмерное соотношение f_obs/f_src. Коэффициент больше 1 означает, что наблюдатель слышит более высокий тон; меньше 1 означает более низкий тон.
Изменение длины волны: длина волны источника λ_src = v/f_src и наблюдаемая длина волны λ_obs = v/f_obs. Сжатые длины волн соответствуют более высоким частотам (синее смещение); растянутые длины волн в сторону более низких частот (красное смещение).

Ограничения калькулятора эффекта Доплера

Калькулятор эффекта Доплера использует классическую акустическую формулу Доплера, которая предполагает, что скорость источника меньше скорости звука (дозвуковая). При скорости 1 Маха и выше образуется ударная волна (звуковой удар), и классическая формула нарушается – в этом случае калькулятор выдаст ошибку. Для электромагнитных волн (света, радио) вместо акустической формулы применяется релятивистская формула Доплера, а скорость света заменяет скорость звука. Калькулятор не моделирует ветер или движение среды относительно земли.

Часто задаваемые вопросы

Калькулятор эффекта Доплера вычисляет наблюдаемую частоту волны, когда источник и/или наблюдатель движутся относительно друг друга. Он принимает частоту источника, скорость источника, скорость наблюдателя и среду распространения и выводит наблюдаемую частоту, сдвиг частоты, соотношение частот и изменение длины волны.

Калькулятор эффекта Доплера использует: f_obs = f_src × (v + v_obs) / (v − v_src), где v — скорость звука, v_src — скорость источника (положительная в направлении наблюдателя), а v_obs — скорость наблюдателя (положительная в направлении источника).

Положительная скорость источника означает, что источник движется к наблюдателю (более высокая наблюдаемая частота). Отрицательная скорость источника означает удаление (более низкую частоту). Аналогично и для скорости наблюдателя: положительная = к источнику, отрицательная = от источника.

Синее смещение возникает, когда источник и наблюдатель приближаются друг к другу — наблюдаемая частота выше излучаемой. Красное смещение возникает, когда они раздвигаются — наблюдаемая частота ниже. Калькулятор автоматически классифицирует результат.

Классическая формула Доплера имеет особенность, когда скорость источника равна скорости звука. На сверхзвуковых скоростях образуется ударная волна и классическая формула уже не применима. Калькулятор отображает ошибку, если скорость источника достигает или превышает скорость звука.

Да. Калькулятор эффекта Доплера работает на 100% локально в вашем браузере. Ваши входные данные никогда не отправляются на какой-либо сервер, не сохраняются и не отслеживаются каким-либо образом.

Да — 100 % бесплатно, без регистрации, аккаунта и ограничений на использование. Используйте его столько раз, сколько вам нужно, совершенно бесплатно и навсегда.

Да, но формула другая. Для электромагнитных волн применяется релятивистская формула Доплера: f_obs = f_src × √((1 + β) / (1 − β)), где β = v/c. Калькулятор использует акустическую формулу для звуковых волн.

При допплеровском ультразвуковом исследовании звуковые волны отражаются от движущихся эритроцитов. Сдвиг частоты между излучаемыми и отраженными волнами кодирует скорость кровотока. Вы можете смоделировать это, введя частоту ультразвука и скорость кровотока в качестве скорости источника.