都卜勒效應(The Doppler Effect)
(Christian Doppler, 1803-53)
試想當噴射機飛過頭頂或卡車以高速行駛過你身旁時，那高分貝的聲音隨著物體遠離而趨於緩和。這種音調的改變就稱為「都卜勒效應」，由克里斯迪安都卜勒於1842年提出。
在圖4.12中，聲源點(source) S以半速往右移動。雖然物體已離開聲源點，但隨著每個圈波(circular wavefront)的往外擴移，聲源點本身仍是存在著。從圖中顯示出音波在某段時間當中的分佈情況。以和物體靜止不動或往左擴移的情況比較之下，音波顯然較緊密聚集於右側。
資料來源：Hall, Donald E. 1991. Musical Acoustics. Pacific Grove, CA: Brooks/Cole Publishing Company.
在右方較短的波長說明了觀測者A以高頻率接受到波峰(wave crests)。而在左方較長的波長則表示觀測者B所接受到的頻率較低。
所有的波長以同樣速度在空中進行。但隨後所放射出音波的波峰(later crests)行進至觀測者A的距離並不遠，所以到達的音波比從聲源點放出的音波速率快。當物體靜止而觀測者移動時，我們也可看到都卜勒效應。
當觀測者漸漸遠離物體時，較近的波峰需要透過較長的距離才能追得上觀測者。同時其所接受的頻率又比放射出的頻率小得多。如果物體和觀測者之間的速度以V表示，而信號的速度以v表示，V則比v小﹔此外，下圖的噴射機顯示出V等於v。當然，真正的超音速則V將大於v。
以總計來表示頻率的改變可用此公示說明 (f1-fo)/fo@V/v
fo 表示放射的頻率
f1 表示接受的頻率
V表示物體和觀測者接觸及分離的速度
星象學家也用這個公式來推斷遠處銀河系往後退移的速度(the speed of recession of distant galaxies)。由此可知v代表光的速度而非音速。所以頻率的改變就像光的改變一樣是最顯而易見的。
噴射機在高速飛行時，在要達到超音速之前必須要穿透過一層能被觀察到的 “牆”或是 “關卡”。這面牆是因為強烈的氣壓峰所導致而成，並且在這種氣壓峰中飛行會產生不穩定彈動式的現象。
資料來源：1. http://www.gmi.edu/~drussell/Demos/doppler/doppler.html
參考來源：1. Hall, Donald E. 1991. Musical Acoustics. Pacific Grove, CA: Brooks/Cole Publishing Company.
