A.      Pengertian Efek Doppler

      Efek Doppler adalah sesuatu yang terjadi ketika sesuatu yang memancarkan suara atau cahaya bergerak relatif terhadap pengamat. Obyek, pengamat, atau keduanya dapat bergerak, menyebabkan perubahan jelas dalam frekuensi panjang gelombang yang dipancarkan oleh objek. Efek Doppler menjelaskan mengapa klakson mobil sopir keras yang muncul ketika berubah frekuensi karena ia diperbesar dengan kecendrungan di atasnya, dan pemahaman tentang Efek Doppler dapat membantu para ilmuwan membuat berbagai pengamatan tentang dunia di sekitar mereka.

     Pada tahun 1800-an Christian Johann Doppler (1803-1855) meneliti tentang perubahan frekuensi gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh suatu sumber yang bergerak relatif satu sama lain dengan pendengar. Perubahan frekuensi inilah yang melatar belakangi Doppler melakukan percobaan. Hasil dari percobaan Doppler kita kenal sebagai Konsep efek Doppler. Bila sebuah sumber bunyi dan seorang pendengar bergerak relatif terhadap satu sama lain, maka frekuensi bunyi yang didengar oleh pendengar itu tidak sama dengan ferkuensi sumber.

B.       Efek Doppler pada Gelombang Elektromagnetik

Efek Doppler untuk gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa, seperti gelombang cahaya atau gelombang radio. Dalam kasus ini tidak ada medium yang dapat kita gunakan sebagai sebuah acuan untuk mengukur kecepatan, dan yang penting adalah kecepatan relatif sumber dan penerima. Sebaliknya efek Doppler untuk bunyi tidak sekedar bergantung pada kecepatan relatif ini saja.

                 Untuk menurunkan pernyataan mengenai pergeseran frekuensi Doppler pada cahaya, kita harus menggunakan teori relativitas khusus. Sekarang ini kita mengutip hasilnya tanpa penurunan, laju gelombang itu adalah laju cahaya, biasanya dinyatakan oleh c, dan laju itu sama untuk kedua sumber dan penerima. Dalam kerangka acuan ketika penerima itu diam, sumber itu bergerak menjauhi penerima dengan kecepatan v. (jika sumber itu mendekati penerima, v adalah negatif). Frekuensi sumber sekali lagi adalah f_S. Frekuensi f_R yang diukur oleh penerima n (frekuensi saat gelombang-gelombang tersebut tiba dipenerima), akan diberikan oleh:                                        

             Bila v adalah positif, sumber itu bergerak secara langsung menjauhi penerima dan f_R selalu lebih kecil dari f_S; bila v negatif sumber itu bergerak secara langsung menuju penerima  dan f_R lebih besar dari f_S.Efek kualitatifnya sama halnya dengan bunyi, tetapi hubungan kuantitatifnya berbeda.

            Sebuah konsekuensi penting tambahan dari kinematika relativistik adalah efek Doppler untuk gelombang elektromagnetik. Untuk pergeseran frekuensi yang dihasilkan dari sebuah sumber gelombang elektomagnetik relatif terhadap seorang pengamat. Kita sekarang dapat menurungkan hasil tersebut.

                 Inilah sebuah pertanyaan dari soal itu. Sebuah sumber cahaya bergerak dengan laju yang konstan menuju Stanley, yang stasioner dalam sebuah kerangka inersia. Seperti yang diukur dalam kerangka diamnya, sumber itu memancarkan gelombang cahaya dengan frekuensi f₀ dan periode T₀ = 1/f_0. Berapakah frekuensi f dari gelombang ini seperti yang diterima oleh Stanley ?

              Anggaplah T  sebagai interval waktu antara puncak-puncak gelombang pemancaran (emisi) yang berturut-turut sebagaimana yang diamati dalam kerangka acuan Stanley. Perhatikan bahwa ini bukan merupakan interval antara puncak-puncak gelombang datang yang berturut-turut pada posisinya, karena puncak-puncak tersebut dipancarkan pada titik-titik yang berbeda-beda dalam kerangka acuan Stanley. Dalam pengukuran hanya frekuensi f yang ia terima. Dia tidak memperhitungkan perbedaan waktu transit untuk puncak-puncak yang berturut-turut. Oleh karena itu frekuensi yang ia terima bukanlah 1/T . apakah persamaan untuk f?

                Selama satu waktu T puncak-puncak gelombang didepan sumber itu bergerak sejauh _CT , dan sumber itu bergerak sejauh yang lebih pendek 1/T dalam arah yang sama. Jarak λ diantar puncak-puncak gelombang yang berurutan yakni, panjang gelombang dengan demikian adalah   λ = (c -  ) T , seperti yang diukur dalam kerangka Stanley. Frekuensi yang dia ukur adalah c/λ maka

                    

               Sejauh ini telah kita ketahui mengikuti sebuah pola yang serupa dengan pola untuk efek Doppler untuk bunyi dari sebuah sumber yang bergerak. Dalam pembicaraan tersebut langkah kita berikutnya adalah menyamakan T dengan wakt T₀ diantara pemancaran puncak-puncak gelombang yang berturutan oleh sumber itu. Akan tetapi tidaklah betul secara relativistik untuk menyamakan T dengan T₀. Waktu T₀ diukur dalam kerangka diam dari sumber, dengan demikian adalah waktu wajar. Dari persamaan (2.6), T₀ dan T dihubungkan oleh

           

           Ingatlah,1/T tidak sama dengan f.Kita harus mensubstitusikan pernyataan ini untuk 1/T ke dalam Persamaan (2.8) untuk mencari f.

               Ini menunjukkan bahwa bila sumber bergerak menuju pengamat,maka frekuensi f yang diamati lebih besar  dari frekuensi f yang dipancarkan. Selisih f - f0 = delta f dinamakan pergeseran frekuensi Doppler.Bila u/c jauh lebih kecil daripada 1,maka pergeseran pecahan deltaflf sini secara aproksimasi sama dengan u/c:

       

Bila sumber itu bergerak menjauhi pengamat,kita mengubah tanda dari u dalam persamaan (2.9) untuk mendapatkan

       Ini cocok dengan persamaan (2.5),yang kita kutip sebelumnya,dengan sedikit perubahan rotasi.

             Dengan cahaya,tidak seperti bunyi,tidak ada perbedaan di antara gerak sumber dan gerak pengamat,hanya kecepatan relatif dari sumber dan pengamat itu yang penting.

C.      Aplikasi Efek Doppler pada Gelombang Elektromagnetik

1.        Radar Doppler

Meteorologi menggunakan prinsip serupa untuk membaca peristiwa cuaca. Dalam hal ini, pemancar stasioner terletak di sebuah stasiun cuaca dan obyek bergerak sedang dipelajari adalah sistem badai. Inilah yang terjadi:

1.         Gelombang radio yang dipancarkan dari stasiun cuaca pada frekuensi tertentu.

2.         Gelombang cukup besar untuk berinteraksi dengan awan dan benda-benda atmosfer lainnya. Gelombang pemogokan obyek dan memantul kembali ke stasiun.

3.         Jika awan atau curah hujan bergerak jauh dari stasiun, frekuensi gelombang dipantulkan kembali menurun. Jika awan atau curah hujan bergerak menuju stasiun, frekuensi gelombang dipantulkan kembali meningkat.

4.    Komputer dalam radar mengkonversi data elektronik pergeseran Doppler tentang gelombang radio tercermin dalam gambar menunjukkan kecepatan dan arah angin.

Doppler gambar yang tidak sama dengan gambar reflektifitas.gambar Reflektifitas juga bergantung pada radar, tetapi mereka tidak didasarkan pada perubahan frekuensi gelombang. Sebaliknya, stasiun cuaca yang mengirimkan sebuah balok energi, lalu mengukur berapa banyak sinar yang dipantulkan kembali. Data ini digunakan untuk membentuk gambar intensitas curah hujan kita lihat sepanjang waktu pada peta cuaca, dimana biru adalah lampu merah curah hujan dan curah hujan berat.

2.        Doppler Echocardiogram

Sebuah echocardiogram tradisional menggunakan gelombang suara untuk menghasilkan gambar dari jantung .Dalam prosedur ini, ahli radiologi menggunakan suatu alat untuk mengirim dan menerima USG gelombang, yang tercermin ketika mereka mencapai tepi dua struktur dengan kerapatan yang berbeda. Gambar yang dihasilkan oleh ekokardiogram menunjukkan tepi struktur jantung, tetapi tidak dapat mengukur kecepatan darah mengalir melalui jantung. Teknik Doppler harus dimasukkan untuk memberikan informasi tambahan. Dalam echocardiogram Doppler, gelombang suara frekuensi tertentu diteruskan ke jantung.  Gelombang suara terpental darah sel bergerak melalui dan pembuluh darah jantung. Gerakan sel-sel, baik menuju atau jauh dari gelombang ditransmisikan, hasil dalam pergeseran frekuensi yang dapat diukur. Ini membantu ahli jantung menentukan kecepatan dan arah aliran darah dalam jantung.

3.        Penghilang Boom

Efek Doppler digunakan dalam banyak teknologi yang menguntungkan orang itu. Tapi bisa berdampak negatif, juga.Sebagai contoh, booming sonik , yang disebabkan oleh supersonik pesawat , bisa menyebabkan suara menyenangkan dan getaran di tanah, itulah sebabnya pesawat supersonik tidak diizinkan untuk terbang di atas penduduk daerah. secara langsung berkaitan dengan efek Doppler. Mereka terjadi ketika pesawat terbang, terbang pada kecepatan suara atau lebih tinggi, sebenarnya terbang lebih cepat dari gelombang suara yang mereka produksi. Semua tandan gelombang di belakang kerajinan, dalam sebuah ruang yang sangat kecil. Ketika gelombang berkumpul-up mencapai pengamat, mereka adalah "mendengar" sekaligus - sebagai boom gemilang.

Angkatan Udara dan NASA sedang bereksperimen dengan beberapa penemuan yang membantu mengurangi dentuman sonik. Salah satu penemuan tersebut adalah spike memanjang dari hidung pesawat. spike ini dasarnya memperpanjang pesawat dan mendistribusikan lebih dari jarak gelombang yang lebih besar. Hal ini mengurangi boom yang dialami oleh seorang pengamat di tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Alonso & Finn. 1985. Physics. Addison-WesleyInc: New York

Blocher, Richard.  2003. Dasar Elektronika. Andi : Yogyakarta.

Giancolli, Douglas. 1998. Physics,Pricples with applications. Erlangga:  Jakarta.

Young,Hough B da Freedman, Rooger A.2002. Fisika Universitas (terjemahan).Erlanngga: Jakarta

Sutrisno. 1979.  Seri Fisika Dasar: Gelombang & Optik. ITB: Bandung.

Tjia, M.O. 1994. Gelombang. ITB: Bandung.

http://www.sridianti.com/pengertian-efek-doppler.html, diakses pada tanggal 15 September 2015.