डॉपलर इफेक्ट

दिंनाक: 20 Dec 2019 14:56:13


एकाद्या स्टेशनात बराच वेळ उभी असलेली रेल्वेगाडी पुढे जायला निघायच्या आधी तिचे इंजिन एक जोरात शिटी वाजवते. प्लॅटफॉर्मवर उतरलेल्या प्रवाशांनी ताबडतोब डब्यात चढून बसावे यासाठी दिलेली ही सूचना मंजुळ आवाजात असून चालणार नाही. ती जराशी कर्कशच असते.  लहान स्टेशनांवर न थांबणारी फास्ट गाडी जोरजोरात शिटी वाजवत येते आणि धडधडत पुढे जाते. अशा वेळी लक्ष देऊन ऐकले तर ती गाडी जवळ येत असतांना तिची शिटी जरा जास्त कर्कश वाटते आणि ती दूर निघून जात असतांना तिचा आवाज जरा कमी कर्कश वाटतो. हा भास नसून खरोखरच त्या शिटीच्या आवाजाची तीव्रता जास्त किंवा कमी होत असते. गाडीची शिटी तर एकच असते आणि गाडीच्या चालकाला  तिचा मूळ आवाजच ऐकू येत असतो, पण प्लॅटफॉर्मवरील लोकांना तो वेगळा ऐकू येतो. रस्त्यामधून वेगाने समोरून येणाऱ्या, एका जागी उभ्या असलेल्या आणि दूर जात असलेल्या मोटारींच्या हॉर्नच्या आवाजातसुद्धा जाणवण्याइतका फरक असतो.  यांच्या मागे एक शास्त्रीय कारण आहे. त्याला डॉपलर इफेक्ट म्हणतात.

 

ख्रिश्चन डॉपलर या शास्त्रज्ञाचा जन्म इसवी सन १८०३ मध्ये ऑस्ट्रियातल्या साल्झबर्ग इथे झाला. तत्वज्ञान, गणित आणि विज्ञान या विषयांचे शिक्षण घेऊन त्याने त्यात प्राविण्य मिळवले. त्याने आधी ऑस्ट्रियात आणि पुढे प्राग येथील एका संस्थेत अध्यापन आणि संशोधनाचे काम केले. त्याने १८४१ मध्ये आपला प्रसिद्ध सिद्धांत मांडला.  त्यानुसार लहर निर्माण करणारा (सोर्स) आणि तिला ग्रहण करणारा (रिसीव्हर) यांच्या सापेक्ष गतीनुसार लहरीची वारंवारता (फ्रिक्वेन्सी) बदलते. ज्या दिशेने ती लहर चालली असेल त्याच दिशेने ते दोघे एकमेकांच्या जवळ येत असतील तर ती वारंवारता वाढते आणि ते एकमेकांपासून दूर जात असतील तर ती लहर विरळ होऊन तिची वेव्हलेंग्थ वाढते आणि फ्रिक्वेन्सी कमी होते. ध्वनिलहरींची वारंवारता वाढली तर तो ध्वनि तीव्र होतो आणि कमी झाली तर तो मंद्र होतो. प्रकाशलहरींच्या बाबतीत पाहिल्यास लाल रंगाची वारंवारिता कमी असते आणि निळ्या रंगाची वारंवारता जास्त असते. त्यामुळे ज्या ताऱ्याकडून किरण येत असतील तो जर वेगाने गतिमान असेल तर त्या किरणांच्या रंगात किंचित फरक पडतो.त्याला 'रेड शिफ्ट' आणि 'ब्ल्यू शिफ्ट' असे म्हणतात.

 

डॉपलरने त्याचा नियम अभ्यास, गणित आणि तर्क यांच्या आधारावर मांडला होता. त्याचा समकालीन असलेल्या ख्रिस्तोफरस बाईज बॅलोट या डच शास्त्रज्ञाने सन १८४५ मध्ये एक प्रयोग केला. त्याने निष्णात संगीतकारांना रेल्वेगाडीत बसवून त्यांच्या वाद्यांवर विशिष्ट स्वर काढायला सांगितले आणि जमीनीवर उभ्या असलेल्या दुसऱ्या संगीतकारांना ते ऐकवले. गाडी दुरून जवळ येत असतांना ते स्वर तीव्र होतात आणि ती दूर जात असतांना तेच स्वर मंद्र होतात हे त्यांनी आपल्या तीक्ष्ण स्वरज्ञानाने समजून घेतले आणि तसे सांगितले. अशा प्रकारे डॉपलर इफेक्ट ध्वनीच्या बाबतीत सप्रयोग सिद्ध झाला. 

 

हिपोलाइट लुई फिझो या फ्रेंच शास्त्रज्ञाने स्वतंत्रपणे हा नियम १८४८मध्ये मांडला होता. त्याने तो प्रकाशकिरणांच्या बाबतीत सांगितला होता. त्यावरून त्यानेच रेड शिफ्ट आणि ब्ल्यू शिफ्ट यांचे अस्तित्व वर्तवले होते. यामुळे फ्रेंच लोक 'डॉपलर इफेक्ट'ला 'डॉपलर फिझो इफेक्ट' असेही म्हणतात. फिझोने प्रकाशाच्या वेगावरही संशोधन करून त्याचा अधिक अचूक आकडा ठरवला होता. त्याचा हा प्रयोग 'फिझो एक्स्परिमेंट' या नावाने प्रसिद्ध आहे.

 

डॉपलरच्या काळात त्याच्या या नियमाचा प्रत्यक्ष जीवनात तसा काहीच उपयोग नव्हता. पण पुढील काळात तो केला गेला. आज डॉपलर इफेक्टचा उपयोग अनेक क्षेत्रांमध्ये केला जातो. त्याच्या सहाय्याने सोनोग्राफी करून शरीरातील रक्तवाहिन्यांमधला रक्तप्रवाह पाहता येतो आणि त्यावरून रोगाचे निदान करायला मदत होते. रेड शिफ्ट आणि ब्ल्यू शिफ्ट यांचा खगोलशास्त्रात किंवा अंतरीक्षाच्या संशोधनात (अॅस्ट्रॉनॉमीमध्ये) खूप उपयोग केला जातो. कारखान्यांमधल्या किंवा बाहेरच्या पाइपलाइन्समधला द्रवपदार्थांचा प्रवाह मोजता येतो, रडारबरोबर उपयोग करून आकाशातली विमाने किंवा जमीनीवरील वाहने यांचे वेग पाहता येतात वगैरे त्याचे अनेक उपयोग आजच्या जगात होत आहेत. म्हणून डॉपलर इफेक्ट हा एक महत्वाचा वैज्ञानिक शोध मानला जातो.