横ドップラー効果webシミュレーション-相対論的効果が観察できる！

横ドップラー効果や光のドップラー効果のシミュレーションをウェブ上で実行し、光の色が変わる様子を観察できるサイトツールです。

上の埋め込み内でも使えますが、うまく動かない・大きなページで使いたいというときは、元の横ドップラー効果シミュレーションページへ（新しいタブで開きます）。

光のドップラー効果・横ドップラー効果とは？

音が近づいてくると「高く」聞こえ、遠ざかると「低く」聞こえる現象を聞いたことがあると思います。
これは「ドップラー効果」と呼ばれる現象です。

これは光にも起こります。
光源が観測者に対して相対的に運動していると、光の周波数（色）が変化して見えるのです。

このとき、

• 近づいてくると周波数が上がり（青方偏移）
• 遠ざかると周波数が下がる（赤方偏移）

という変化が生じます。

ただし、光の場合は相対性理論が関わってくるため、音の場合よりも計算が少し複雑です。

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横ドップラー効果

では、光源が観測者の横を通り過ぎる場合はどうでしょうか？

つまり、「近づきもせず、遠ざかりもしない」ように見える場合です。
このときにも周波数が変化するのが、横ドップラー効果です。

直感的には「横に動いているだけなのに周波数が変わるの？」と思うかもしれませんが、
特殊相対性理論によると、横方向の運動でも、観測される光の周波数は変わります。

そのため、光源が真横を通過するときでも、見える色は元の色と変わって見えるのです。

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シミュレーションツールの使い方

このページには、横ドップラー効果を視覚的に体験できるシミュレーションツールが組み込まれています。

画面の説明

• 白い背景の上に、左から右へ移動する「光源（カラフルな丸、停止時の色は青）」があります。
• 下の中央には「👁 観測者」が固定されています。
• 光源の色が変わることで、周波数の変化（ドップラー効果）を示しています。

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操作方法

1. スライダー（速度 v/c）を動かすと、光源の速度を変更できます。
   • v/c = 0：静止している状態
   • v/c = 0.99：光速の99%で移動
2. 「停止 / 再生」ボタンをクリックすると、アニメーションの一時停止・再開ができます。
3. 下部には**「観測された周波数」**が数値で表示されます。

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色の意味

• 青～紫：周波数が高い（青方偏移）
• 赤：周波数が低い（赤方偏移）
• 元の色（基準周波数）はちょうど中間の青色寄り

つまり、色の変化＝ドップラー効果の見える化です。

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真横に来ても色は変わったまま

このシミュレーションで特に注目してほしいのは、

光源が観測者の真横に来ても、色（周波数）は変化したままになっていることです。

普通のドップラー効果（音など）では、真横に来た瞬間は「周波数の変化がない」とされます。
ですが、光の場合は違います。

特殊相対性理論に基づく「横ドップラー効果」では、
真横でも周波数が変化し続けます。

これは、時間の遅れ（時間の進み方が遅くなる）と関係しており、
光源の「固有振動数」が観測者から見ると遅く見えることが原因です。

つまり：

• 横にしか動いていないのに、なぜか色が変わって見える。
• しかもそれは相対論によって予測され、実際に観測される。

という、直感と反する不思議な現象がここで体験できます。

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まとめ

このシミュレーションを通じて、相対性理論における横ドップラー効果の面白さを体感できます。
ここで学べるポイントを整理しましょう。

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✅ 本文の要約（まとめ）

• ドップラー効果は、音だけでなく光にも起こる。
• 光のドップラー効果では、相対性理論が重要な役割を持つ。
• 特に「横ドップラー効果」では、光源が真横を通っても色（周波数）が変化したままになる。
• この現象は、**時間の遅れ（ローレンツ収縮）**によって説明される。
• シミュレーションツールでは、速度を変えながらリアルタイムで色変化を観察できる。
• 観測者の前を通過しても、色は戻らないことから、音とは異なる振る舞いが明確に見える。

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🧠 さらに深く学びたい方へ

• 「特殊相対性理論」や「ローレンツ変換」についての基本を学ぶと、より理解が深まります。
• 天文学では、遠くの星のスペクトルから「赤方偏移」を観測することで、宇宙の膨張を調べています。
• 光のドップラー効果は、実用的にも観測され、研究されています。