ドップラー効果と振動数の変化：音源が動く場合の解説

ドップラー効果は、音源と観測者の相対的な速度によって音波の周波数や波長が変化する現象です。この現象を理解するためには、音源が動く際の波長と振動数の関係について知ることが重要です。特に、音源が動く場合における振動数の変化について詳しく説明します。

1. ドップラー効果の基本原理

ドップラー効果とは、音源と観測者が相対的に動いている場合に、観測される音の周波数（振動数）が変化する現象です。音源が観測者に近づくと、音波は圧縮され周波数が高くなり、逆に音源が遠ざかると音波は伸び、周波数が低くなります。この現象は、音波だけでなく、光波や電磁波にも適用されます。

音源が動く場合、音波の波長は変化しますが、音源から発せられる振動数（音源の振動数）は基本的に変わりません。振動数は音源自体の振動に依存しており、観測者との相対速度が変化しても音源の振動数は一定です。

しかし、観測者が音源に対して動いている場合には、観測される振動数が変化します。音源に近づくと音の周波数が高く（高いピッチ）、遠ざかると低く（低いピッチ）聞こえるのです。

音源が動くと、音波の波長が変化します。例えば、音源が観測者に向かって進むと、前方に向かって発せられる波長が短縮され、後方に向かって発せられる波長が伸びます。これにより、音源が観測者に近づくと音波が圧縮され、周波数が高くなります。

逆に、音源が遠ざかる場合、波長は後方で伸び、観測される音波の周波数が低くなります。これが、ドップラー効果による音の変化の原因です。

振動数の変化は、音源の動く速度と観測者との相対速度によって決まります。音源が高速で動くほど、観測者が感じる周波数の変化は大きくなります。このため、音源が動く速度が速いほど、ドップラー効果の影響が強くなり、音のピッチが大きく変わることになります。

結論として、音源が動く場合、音源の振動数自体は変わりませんが、観測者に対して動く速度により、観測される音の周波数（振動数）は変化します。音源が観測者に近づくと周波数は高くなり、遠ざかると低くなります。これがドップラー効果の本質です。