Częstotliwość dźwięku ma cechy charakterystyczne również dla wielu innych zjawisk rozchodzących się za pomocą fali. Dotyczy to na przykład światła lub promieni rentgenowskich. Częstotliwość dźwięku to pewna wielkość fizyczna, która charakteryzuje się stałą liczbą powtórzeń. Jest to określane przez stosunek liczby fal do okresu, w którym występują. Na przykład częstotliwość dźwięku określa wysokość, którą słyszymy. Albo nie słyszymy, czy drgania przekraczają granice naszych możliwości słuchowych – podczerwień lub ultradźwięki. Jeśli mówimy o promieniowaniu świetlnym, to w zależności od jego częstotliwości i długości fali widzimy różne kolory widma: od czerwonego do niebieskiego.
Częstotliwość dźwięku i efekt Dopplera
Ciekawym zjawiskiem związanym z rozważaną wielkością jest efekt Dopplera (od nazwiska odkrywcy). Można to również zaobserwować na przykładzie fal świetlnych, ale prędkość propagacji światła jest bardzo duża (około 300 tysięcy kilometrów na sekundę), a to bardzo utrudnia jej obserwację w codziennych warunkach. A prędkość propagacji fal dźwiękowych jest zauważalnie mniejsza. Czym więc jest efekt Dopplera? Wyobraź sobie, że jesteś na poboczu głównej drogi iz daleka zbliża się samochód z działającą syreną. Kiedy będzie jeszcze daleko, ryk syreny wyda ci się głuchy. Oznacza to, że częstotliwość dźwięku jest niska. Ale w miarę zbliżania się, będzie rosło coraz bardziej.
Będziesz słyszeć coraz wyższy ton, który będzie się zwiększał, gdy samochód Cię minie. Kiedy obiekt przechodzi obok ciebie i zaczyna się ponownie oddalać, długość fali dźwięku ponownie się zmniejszy (dosłownie, wygładzi, jeśli jest przedstawiona na wykresie). Dzieje się tak dlatego, że dźwięk syreny najpierw jest w jakiś sposób „chwycony” przez maszynę, co skraca odległość między dolinami (grzebieniami) fali i podnosi ton, a potem przeciwnie, „ucieka”, w wyniku czego fala niejako „wygładza”. W rzeczywistości nazywa się to efektem Dopplera.
Wartość efektu
Nie należy jednak zakładać, że efekt Dopplera jest suchym faktem ze świata elektrodynamiki. To właśnie ta wiedza jest szeroko wykorzystywana w nowoczesnych radarach dźwiękowych, które opierają się na pomiarze częstotliwości fal. I w ten sam sposób policjanci drogowi określają prędkość pojazdów, a inne odpowiednie służby określają prędkość samolotów, przepływy rzeki itp. Na tej zasadzie działają również alarmy antywłamaniowe, które reagują na ruchy w pomieszczeniu.
Odkrycie Edwina Hubble'a
Ale prawdopodobnie najważniejszym odkryciem związanym z tym efektem jest prawo Hubble'a. W 1929 roku amerykański astronom Edwin Hubble wysłał swojąteleskop w gwiaździste niebo. Obserwując odległe galaktyki odkrył interesującą rzecz. Wiele z tych galaktyk było spowitych jakąś aureolą czerwonej mgiełki. Tak jak dźwięk oddalającego się przedmiotu jest słyszany na wyższym tonie, tak kolor oddalającego się ciała wydaje się ludzkiemu oku czerwonawy. To dosłownie oznaczało, że galaktyki odlatywały od nas. Co ciekawe, im dalej znajduje się galaktyka, tym szybciej się oddala. Ta obserwacja w znacznym stopniu przyczyniła się do powstania najpopularniejszej wśród współczesnych astrofizyków idei o rozszerzającym się Wszechświecie i Wielkim Wybuchu jako jego początku.
