Dopplereffekt: Definition und Beispiele

Der im Alltag eher unscheinbare Dopplereffekt ist in der Wissenschaft von enormer Bedeutung.


Beim Dopplereffekt handelt es sich um ein physikalisches Phänomen, welches nach seinem österreichischen Entdecker Christian Doppler benannt wurde. Es befasst sich mit der scheinbaren Frequenzänderung, die bei Wellen auftritt, deren Quelle sich relativ zum Beobachter bewegt. Denn es stellt sich heraus, dass sich die vom Empfänger wahrgenommene Frequenz von (beliebigen) Wellen erhöht, wenn er und die Quelle sich aufeinander zu bewegen und sinkt, wenn sie sich voneinander entfernen. Dies hängt mit der Überlagerung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle mit der relativen Bewegung des Systems Quelle-Welle zum Beobachter zusammen.

Der Dopplereffekt begegnet uns auch im Alltag
Obwohl sich diese Definition recht wissenschaftlich anhört, treffen wir auch im Bereich alltäglicher Erfahrungen auf den Dopplereffekt: Am deutlichsten ist er wohl beim Martinshorn wahrzunehmen – fährt ein Rettungswagen in unsere Richtung, klingt dieses hoch, der Schall besitzt also eine hohe Frequenz. Wenn er an uns vorbeifährt, verändert sich der Klang der Sirene und ist deutlich tiefer, wenn sich der Wagen anschließend wieder von uns entfernt. Dasselbe kann beispielsweise auch beim Automobilsport beobachtet werden, wenn Rennwagen mit hoher Geschwindigkeit am Zuschauer vorbeisausen. Das hängt natürlich mit der Veränderung der Schallwellen zusammen, die auch bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten, wie in diesen Beispielen die eines Kraftfahrzeugs, vom menschlichen Gehör wahrgenommen werden kann.

Die Frequenzänderung ist von wissenschaftlicher Bedeutung
Die Dopplerverschiebung ist in eben jenem Gebiet der Wissenschaft wichtig, in dem fast sämtliches Wissen durch Beobachtung erlangt wird: die Astronomie. Denn auch die Frequenz des Lichts, das fremde Himmelskörper aussenden, ist bei Messungen auf der Erde scheinbar verfälscht. Das hängt mit den unvorstellbaren Geschwindigkeiten zusammen, mit denen sich astronomische Objekte relativ zueinander bewegen – die Höchstgeschwindigkeit unseres Rettungswagens reicht also nicht annähernd aus, damit er beim Vorbeifahren die Farbe wechselt. Das Licht von Himmelskörpern jedoch, kann per Spektralanalyse in seine Bestandteile zerlegt werden und somit wird sichtbar, welche Frequenzen im Lichtspektrum enthalten sind. Wird zum Beispiel ein fernes Doppelsternsystem analysiert, bei dem zwei Sterne um ein gemeinsames Massezentrum kreisen, ändern sich die im Spektrum erkennbaren Frequenzen periodisch – bewegt sich einer der Sterne auf seiner Kreisbahn auf uns zu, wandern die Spektralfarben in Richtung des hochfrequenten blauen Bereiches, entfernt er sich wieder, sinken die Lichtfrequenzen wieder in Richtung des roten Bereiches. Durch die daraus ermittelte Umlaufzeit kann unter anderem auch die Masse der Sterne berechnet werden. Auch wenn der Dopplereffekt keine konstruktive Anwendung in unserem Alltag findet, spielt er doch eine große Rolle in der beobachtenden Wissenschaft.