Замислите да сте возач хитне помоћи и да морате возити великом брзином улицама великог града препуним аутомобила. Замислите сада да сте једна од гомиле на тротоару. Стојите на прелазу и чекате тренутак када можете да пређете улицу. Али прво морате прескочити тркачку амбуланту.
Рак њене сирене чује се издалека. Али необична је ствар што се ближи аутомобил са црвеним крстом креће, јачи звук сирене постаје. Када се аутомобил почне удаљавати, понавља се иста ствар, али обрнуто. Како се аутомобил одмиче, звук сирене постаје све нижи и нижи док потпуно не нестане. Истовремено, возач хитне помоћи не примећује никакве промене. За њега се квалитет звука не мења.
Али спољни посматрач чује како се повећава тоналитет и како се онда тоналитет смањује са даљином. Звучни таласи се шире у ваздуху на исти начин као и морски таласи на површини воде.
Па шта се заиста догађа. Ко чује добро? Возач или пешак? Да ли се звук сирене мења? Обоје су у праву. Тачније, нико не греши: и возач и пешак чују управо оно што би требали чути. Разлика у перцепцији настаје због Доплеровог ефекта. Оно што слушамо као звук су заправо таласи који се шире кроз ваздух.
Сирена омогућава да молекули ваздуха вибрирају. Звучни таласи се шире у ваздуху на исти начин као и морски таласи на површини воде.Талас је област реткофакције, која затим постаје област компресије. Процес се понавља више пута у једној секунди и шири се. Ово је звучни талас. Што су исти одсеци таласа ближи једни другима, то је већи звук, то јест већа је његова фреквенција.
У нашем случају, када се "брзи" талас приближи, звучни таласи постају ближи један другом за пешака, јер се повећавају брзина кретања аутомобила и звук. Што је мања удаљеност између звучних таласа, већа је фреквенција и већи је звучни тон. Са уклањањем машине, удаљеност између таласа са повећањем удаљености постаје све већа, односно фреквенција се постепено смањује, а звук постаје нижи. Људи у аутомобилу и извор звука су непомични једни према другима. Стога се не јављају промене у тоналитету. Да би се чуле промене у тоналитету, слушалац и извор звука морају се кретати један у односу на другог.
Доплеров ефекат не само у звучним таласима
Узмите светлосне таласе као пример. Ако би уместо сирене у амбуланту била постављена жута лампица, онда би се при приближавању посматрачу спектар лампе премештао на плаву страну, а када је уклоњена, на црвену. Са уобичајеним појавама које нас окружују, степени померања су релативно ниски, тако да не примећујемо промене светлосног спектра. Али ако би се брзина хитне помоћи приближавала брзини светлости или упоредива са њом, тада бисмо приметили жељене промене.
Фреквенција је број таласних гребена који су у једној секунди прошли кроз одређену тачку. Што је већа фреквенција, виши је тон звука или светлост постаје плава.Возач би у овом случају видио жуто свјетло како непрестано пада на цесту. Али покретна машина би компримирала таласе испред себе и посматрачи који су били непомични док су се приближавали извору светлости видели би померање спектра светлости према високофреквентној плавој страни. Како се возило одмиче, посматрач би приметио како се боја лампице враћа из плаве у жуту. Постепено, ова боја би се претворила у црвену, нестајући преко хоризонта.