एंबुलेंस की आवाज़ क्यों बदलती है? Scratch से समझें डॉप्लर प्रभाव का रहस्य
नमस्ते! मैं हूँ कुवाको केन, आपका साइंस ट्रेनर। मेरे लिए तो हर दिन एक नया प्रयोग है।
क्या कभी आपके साथ ऐसा हुआ है कि आप सड़क पर चल रहे हों और पास से कोई एम्बुलेंस गुज़रे? आपने गौर किया होगा कि जैसे ही वह आपके सामने से निकलती है, उसकी ‘पी-पो’ वाली आवाज़ एकदम से भारी या कम तीखी हो जाती है।
इस दिलचस्प घटना को विज्ञान की भाषा में डॉप्लर प्रभाव (Doppler Effect) कहा जाता है। शायद आपने यह नाम पहले सुना हो, लेकिन यह काम कैसे करता है, यह थोड़ा उलझा हुआ लग सकता है। असल में, आवाज़ ‘लहरों’ (waves) के रूप में चलती है। जब आवाज़ निकालने वाली चीज़ या हम खुद हिलते-डुलते हैं, तो ये लहरें खिंच जाती हैं या सिमट जाती हैं। बस यही इस रोमांचक बदलाव की वजह है!
आज मैं आपको कुछ ऐसे टूल्स और सिमुलेटर दिखाऊँगा जिनसे आप डॉप्लर प्रभाव को न सिर्फ समझेंगे, बल्कि महसूस भी कर पाएंगे। अगर आप घर पर इसका प्रयोग करना चाहते हैं, तो इस लेख को भी ज़रूर पढ़ें:
रोज़मर्रा की आवाज़ों में विज्ञान: ट्रेन के अंदर और बाहर से फाटक की आवाज़
डॉप्लर प्रभाव हमारे चारों ओर है। जब आप ट्रेन में सफर कर रहे हों या पटरी के पास खड़े होकर गुज़रती हुई ट्रेन को देख रहे हों, तो यह इसे समझने का सबसे अच्छा मौका होता है। ज़रा इस वीडियो को देखिए। इसमें रिकॉर्ड किया गया है कि ट्रेन के बाहर खड़े होने पर और ट्रेन के अंदर होने पर रेलवे फाटक की आवाज़ में कितना फर्क आता है। आप साफ सुन पाएंगे कि कैसे आवाज़ का सुर (pitch) बदल जाता है।
जब आवाज़ का स्रोत हिलता है, तो लहरों का क्या होता है?
यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है, मैंने कोडिंग सॉफ्टवेयर स्क्रैच (Scratch) पर एक छोटा सा गेम जैसा टूल बनाया है। सबसे पहले देखते हैं कि क्या होता है जब आवाज़ निकालने वाली चीज़ (जैसे एम्बुलेंस) खुद चल रही हो। आप नीचे दिए गए लिंक या स्क्रीन से इसे खुद चलाकर देख सकते हैं और समझ सकते हैं कि आवाज़ की लहरें कैसे फैलती हैं।
आप इसे यहाँ क्लिक करके आज़मा सकते हैं।
अगर गाड़ी रुकी हुई है, तो आवाज़ की लहरें आगे और पीछे, दोनों तरफ एक जैसी चौड़ाई की होती हैं।
लेकिन, जब गाड़ी बाईं (left) तरफ चलती है, तो वह अपनी ही छोड़ी हुई लहरों का पीछा करने लगती है। इससे आगे की तरफ लहरें दब जाती हैं और छोटी हो जाती हैं। वहीं दूसरी ओर, पीछे की तरफ लहरें पीछे छूटती जाती हैं और लंबी खिंच जाती हैं।
विज्ञान का नियम है: छोटी लहर मतलब तीखी आवाज़ (High Pitch) और लंबी लहर मतलब भारी आवाज़ (Low Pitch)। इसीलिए जब एम्बुलेंस दूर जाती है, तो उसकी आवाज़ भारी लगने लगती है।
इसके उलट, जब गाड़ी दाईं तरफ आती है, तो आप देख सकते हैं कि लहरें छोटी हो रही हैं और आवाज़ तीखी होती जा रही है।
किताबों की सूखी परिभाषाओं से बेहतर है कि आप इन एनिमेशन को देखें, चीज़ें तुरंत समझ आ जाएँगी!
जब हम खुद चल रहे हों तब क्या?
डॉप्लर प्रभाव का एक और हिस्सा है जो थोड़ा पेचीदा है—जब सुनने वाला (यानी आप) चल रहा हो। इस स्थिति में हवा में लहरों की लंबाई नहीं बदलती, फिर भी आवाज़ अलग क्यों सुनाई देती है?
इसका जवाब है ‘प्रति सेकंड मिलने वाली लहरों की संख्या’। इसे समझाने के लिए मैंने एक और सिमुलेटर बनाया है। इसे ज़रूर आज़माएँ:
आप इसे यूट्यूब पर भी देख सकते हैं:
मान लीजिए जब आप स्थिर खड़े हैं, तो आप तक ५ लहरें पहुँच रही हैं।
लेकिन जब आप खुद आवाज़ की तरफ दौड़ते हैं, तो आप तेज़ी से लहरों से टकराते हैं और उतने ही समय में मान लीजिए ८ लहरें पकड़ लेते हैं। ज़्यादा लहरें मतलब ज़्यादा फ्रीक्वेंसी, और इसी वजह से आवाज़ तीखी सुनाई देती है।
यह बिल्कुल वैसा ही है जैसे समुद्र के किनारे खड़े होने के बजाय, अगर आप लहरों की तरफ तैर कर जाएँ, तो लहरें आपके शरीर से ज़्यादा तेज़ी से और बार-बार टकराएँगी।
पढ़ाई और क्लास में इसका इस्तेमाल करें!
मैंने इन टूल्स को इस तरह डिज़ाइन किया है कि शिक्षक क्लास में इनका आसानी से उपयोग कर सकें। आप बस एक बटन दबाकर स्पीड को ‘रुका हुआ’, ‘दाएँ’ या ‘बाएँ’ पर सेट कर सकते हैं। अक्सर फिजिक्स के फॉर्मूले डरावने लगते हैं, लेकिन जब आप उन्हें अपनी आँखों से देखते हैं, तो वो ‘अरे वाह!’ वाले पल में बदल जाते हैं।
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