観測者が動くドップラー効果(音源は静止)

f′ = f0(1 − (ds/dt)/u)〔s(t)追跡〕= -
理論式 f0(1 − (vo/u)cosθ) = -
ds/dt ÷ u: -
距離 s: -
-

※時間圧縮:音は実際の f0(可聴域, 例 440 Hz)で計算し、画面上の波面は振動数を 1/400 に圧縮した f0/400 回/秒で発射(時間軸を400倍に引き伸ばした再生。長さの単位は画面用の任意単位)。比 vo/u と f′/f0 は実際と同じ。音の高さ = f′ × 1(倍率1、そのまま再生)。音速 u は固定。

解説(タップで開く)

音源は動かないので、波面は「中心=音源・間隔 λ=uT0・速さ u」の同心円のまま。前方密集・後方まばらは起こりません。

観測者が音源との距離 s を縮める速さ −ds/dt の分だけ、単位時間に出会う波面が増えます:f′ = (u − ds/dt)/λ = f0(1 − (ds/dt)/u)。

ds/dt = vo·cosθ(cosθ = x/s)なので、遠くでは f0(1 + vo/u) → 最接近(ds/dt=0)でちょうど f0 → f0(1 − vo/u)。上下のずれは同じ大きさ(対称)。d=0 では途中で一気に切り替わり台形、d が大きいほどなだらかな S 字になります。

比較:音源が動く場合は f0/(1 ∓ v/u) で高音側が深くずれる非対称になりますが、このモデルではそうなりません。