Saat serangga mulai bergerak melintasi air, aliran air di sekitar serangga berubah. Gelombang-gelombang tampak lebih dekat saat kita melihat serangga berenang ke arah kita dan semakin terpisah jauh saat serangga berenang menjauh dari kita.
Dalam kehidupan kita sehari-hari, terdapat sangat banyak alat yang bekerja berdasarkan Efek Doppler yang akan kita bahas dalam topik Bunyi dari Fisika untuk Hiburan ini.
Gelombang bunyi merambat dari sumber bunyi stasioner dalam aliran yang seragam atau sumber bunyi yang bergerak dengan kecepatan konstan.
Christian Andreas Doppler (29 November 1803-17 Maret 1853) adalah seorang matematikawan dan fisikawan Austria. Doppler menemukan sebuah fenomenon yang kemudian disebut Efek Doppler atau Pergeseran Dopller (Doppler Shift), bahwa frekuensi gelombang yang diamati bergantung pada kecepatan relatif sumber gelombang dan pengamat. Doppler menggunakan konsep ini untuk menjelaskan warna bintang biner.
Efek Doppler yang terjadi ketika pergerakan pengamat relatif terhadap sumber (atau sebaliknya) itu menyebabkan perubahan panjang gelombang atau frekuensi, misalnya ketika ambulans melewati Anda dan Anda mendengar perubahan nada yang terdengar.
Efek Doppler juga diamati untuk cahaya, karena cahaya juga merambat dalam gelombang. Peningkatan pada frekuensi cahaya tampak sebagai perubahan warna, sedangkan pada bunyi terdengar sebagai perubahan nada.
Efek Doppler, memungkinkan para astronom bukan hanya mendeteksi apakah sebuah bintang bergerak ke arah atau menjauh dari kita, tetapi juga memperkirakan kecepatan pergeseran ini. Dalam hal ini, berupa pergeseran sisi garis-garis vertikal gelap dalam spektrum yang membantu. Sebuah pemeriksaan dekat dari arah pergeseran dan jangkauannya, dalam spektrum benda angkasa, telah memungkinkan para astronomer untuk membuat serangkaian penemuan yang mencengangkan.
Dengan demikian efek Doppler memberitahu kita bahwa bintang terang Sirius mundur 75 km setiap detik. Jarak Sirus sangat jauh sehingga dengan kemunduran bahkan sampai ribuan juta kilometer tidak akan terlalu mempengaruhi kecemerlangannya.
Kemungkinan besar kita tidak akan pernah menduga bahwa Sirius bergerak menjauh, jika bukan karena efek Doppler.
Fakta ini dengan sangat jelas menunjukkan bahwa fisika adalah ilmu yang benar-benar merangkul semua dan mencakup semua.
Setelah mengembangkan hukum untuk gelombang bunyi yang panjangnya mencapai beberapa meter, hukum itu kemudian diterapkan pada gelombang cahaya yang sangat kecil, yang panjangnya hanya beberapa persepuluh ribu milimeter, untuk menghitung gerak cepat dari gelombang matahari yang sangat besar dalam jangkauan luar angkasa yang sangat jauh.
Kasus Denda
Pada 1842, ketika pertama kali menyimpulkan bahwa panjang gelombang bunyi dan cahaya harus berubah, ketika sumber pemancar gelombang mendekat atau mundur, Doppler dengan berani mempostulasikan bahwa inilah persisnya mengapa bintang-bintang berwarnai-warni.
Doppler menduga bahwa semua bintang sebenarnya berwarna putih, namun, banyak yang tampak berwarna karena gerakannya yang cepat relatif terhadap pengamat.
Bintang-bintang putih yang mendekat dengan cepat, mengirimi kita gelombang cahaya yang lebih pendek, yang berwarna hijau, biru, atau ungu. Sebaliknya, bintang putih yang mundur dengan cepat tampak kuning atau merah.
Asli tapi tidak diragukan lagi keliru! Agar mata dapat bisa perubahan warna akibat gerakan, bintang-bintang harus berpacu dengan kecepatan luar biasa puluhan ribu kilometer per detik, yang bahkan kemudian tidak akan membantu, seperti pada saat yang sama sinar biru dari sebuah bintang mendekati bintang putih akan berubah menjadi ungu, yang hijau akan berubah menjadi biru, sedangkan yang ungu akan menggantikan ultraviolet, dan yang merah menggantikan inframerah.
Singkatnya, kita masih harus memiliki komponen lama yang sama dari cahaya putih dan, meskipun ada perubahan umum dalam semua warna dalam spektrum, mata kita tidak akan melihat adanya perubahan warna pada umumnya.
Pergeseran garis gelap dalam spektrum bintang yang bergerak menuju ke atau mundur dari pengamat adalah hal lain. Instrumen sensitif mengenalinya, memungkinkan kita menentukan kecepatan garis pandang bintang. Spektroskop yang baik bahkan bisa menangkap kecepatan satu kilometer per detik.
Fisikawan terkenal Robert Wood mengingat kesalahan Doppler ketika polisi akan mendendanya karena melewati lampu merah. Wood meyakinkan si polisi bahwa saat mengemudi cepat orang akan melihat lampu lalu lintas merah sebagai lampu hijau.
Seandainya polisi itu juga seorang fisikawan, dia bisa saja memberitahu Wood bahwa untuk melihat warna hijau menggantikan warna merah, mobil si pengendara harus bergerak setidaknya 135 juta km/jam, kecepatan yang benar-benar luar biasa.
Wood akan tetap didenda karena melanggar batas kecepatan!
Kepustakaan:
1. Perelman, Y., Physics for Entertainment, Book 2, Shkarovsky, A. (Transl.), Foreign Language Publishing House, Moscow, 1936.
2. Diary Johan Japardi
3. Berbagai sumber daring.
Jonggol, 3 Agustus 2021
Johan Japardi
