ドップラー効果とは？高校生のポイント〜音や光の変化でわかる「動き」の法則〜

ドップラー効果とは？

「救急車が近づいてくるときはサイレンの音が高く聞こえ、遠ざかるときには低く聞こえる」
──これ、まさに ドップラー効果 です。

音を出している物体が動くと、音波の間隔（波長）が変わります。
・近づくとき → 音波が圧縮されて波長が短くなり、高い音に聞こえる。
・遠ざかるとき → 音波が引き延ばされて波長が長くなり、低い音に聞こえる。

この現象を最初に説明したのが、オーストリアの物理学者 クリスチャン・ドップラー（1842年）です。
音だけでなく、光にも同じ原理が当てはまります。

身近な例でわかるドップラー効果

• 🚑 救急車のサイレン
  → 近づくと「ピーポー🚨」が高く、離れると低く聞こえる。
• 🚄 電車の警笛
  → 通過直前と通過後で、音の高さが変わる。
• 🧭 天文学での応用
  → 星の光の「赤方偏移」「青方偏移」を観測して、
  銀河が遠ざかっているか近づいているかを判断できる。
  実はこれが「宇宙が膨張している」という発見にもつながりました。

ドップラー効果の数式（高校物理の範囲）

音源が動く場合、聞こえる周波数 f' は次の式で表されます。

f' = f * v / ( v ∓ v_s )

ここで、
f ：元の周波数（Hz）
v ：音速（m/s）
v_s：音源の速さ（m/s）
「−」は音源が観測者に近づく場合、「＋」は遠ざかる場合です。

つまり、音源が速く動くほど音の変化が大きくなります。

生活にどう役立つの？

実は、ドップラー効果は私たちの生活のあちこちで使われています。

• 🚔 速度違反の取締り（レーダー）
  → 車に電波を当て、反射して戻ってくる周波数のズレで速度を測定。
  これが「ドップラーレーダー方式」です。
• 🌦 気象レーダー
  → 雨雲や風の動きをドップラー効果で観測。台風の進路予測にも使われます。
• ❤️ 医療用エコー
  → 血液の流れを測る「ドップラー超音波検査」は、心臓や血管の状態をチェックするのに不可欠。

身近な「安全」「健康」「科学の進歩」にまで、ドップラー効果が関わっているのです。

大学入試のポイント！

大学入試（特に共通テスト・物理基礎・物理）では、
以下のような出題がよく見られます👇

• 音源や観測者が動くときの聞こえる周波数を求める計算問題
• ドップラー効果の概念を説明させる記述問題
• 天文学・気象学などへの応用を問う総合問題

式の符号（＋・−）や、どちらが動くか（音源or観測者）を混同しないことがポイントです。

みんなの声

🔹「救急車の音が変わる理由がわかってスッキリした！」（高2男子）
🔹「物理の話が宇宙の膨張と関係してるなんて、ロマンがある」（高3女子）
🔹「ドップラー効果を理解してから、ニュースの“赤方偏移”の意味がわかるようになった！」（卒業生）

まとめ

ポイント	内容
現象名	ドップラー効果
原理	音源や観測者の運動によって波の周波数が変化する
生活への応用	レーダー・天体観測・医療検査など
入試での注意点	式の符号と状況の整理がカギ

ドップラー効果は、「動きが音や光にどう影響するか」を教えてくれる法則です。
日常の音の変化も、宇宙の果ての星の動きも、同じ原理でつながっている──
そう考えると、物理の世界が一気に身近になりますね。