ドップラー効果について

音源が動く場合、
波長は変わるが、音の相対速度は変わらないそうなのですが、
なぜ音の相対速度が変わらないのかがわかりません。
例えば、
速さＶの電車の中で、進行方向に向けて速さｖでボールを投げると、
電車の外で静止している観測者にとっては、
ボールの速さはＶ＋ｖになりますよね。
これと同じで、
音速をＶ、音源が動く速さをｖとしたら、
音の相対速度は、観測者が動く場合と同様、
Ｖ＋ｖあるいはＶ－ｖという具合に変化するはずなのでは？
こうならない理由を教えてください。


また、観測者が動く場合、
音の相対速度は変わるが、波長は変わらないということを考えると、
相対速度が不変の光の場合、
ドップラー効果は起きないのでしょうか？

No.3 ベストアンサー 回答者： yokkun831 回答日時： 2009/07/09 17:23

光についてのみ

光のドップラー効果は音の場合と比べて、近似的には同じ式になるのですが、そのしくみはまるで異なります。
おっしゃるとおり光速が不変ですから、観測される振動数の変化はそのまま波長の変化に通じます。そして、光源が動く場合と観測者が動く場合の区別はつけようがなく、ただ両者の相対速度のみによって振動数の変化が決まります。光のドップラー効果は、観測者に対して光源が動くことによって光源から出された光のエネルギーと運動量とが相対論的な変換を受けて観測されるという効果によって生じる現象です。

No.2 回答者： rnakamra 回答日時： 2009/07/09 15:29

音は空気の圧力変動が伝播する粗密波であり、その伝播速度は媒体である空気の状態に依存します。

もし風が吹いて空気全体が動いている場合はとまっている系からみて音速が変化しますが、音源や観測者が動いてもとまっている人から見た音速は変わりません。

No.1 回答者： ybnormal 回答日時： 2009/07/09 14:55

ボールと違って音は、音そのものが動くわけではありません。

音は空気の振動の伝播だと考えれば音速が音源の速さに影響されないことはイメージできると思います。