以下就是現象的解說. 首先, 在空曠的停車場中, 聲音的速度是固定的. (大約是每小時600哩, 而精確的聲速則取決於當時的氣壓, 溫度及濕度) 假設汽車是正在距離你一哩遠的地方停定的情況下向著你響號一分鐘之久, 即是說, 號角的音波會向著你以 600mph 行進. 而六秒鐘之後你就會聽到聲音到達你的耳朵並持續的響了一分鐘之久.

接著, 汽車以定速每小時60哩由先前所在地開始向著你而來並同一時間開始響著號角一分鐘. 此時, 站在原地的你當然仍舊會在開始響號後的六秒鐘(因距離一哩的延遲)才聽到第一個音波面的到達. 但此次你只會聽到一個長54秒的響號而不是一分鐘長了. 原因是汽車在一分鐘的最後階段時已在你的身邊而此時發出的聲音再不需要有六秒鐘的延遲才到達你的耳朵. 在駕車者的客觀環境來看, 汽車的號角當然是響足了一分鐘. 可是由於汽車移動的關係, 在你的環境來看, 那一分鐘的號角聲的聲波卻被擠壓在54秒鐘之內. 然而整個一分鐘長的音波在沒有損失的情況下被擠壓在一個較少的時間段落裡頭, 於是乎, 對於你來說就只唯有是那個音波的頻率變高了, 當然音調也隨之而變高了. 當汽車駛過身邊而逐漸遠去之時, 相反的情況就會出現. 同一分鐘長的音波在身邊響起直到汽車離開至一哩處將會被擴展在更多的時間內而令到你覺得頻率是降低了.

音爆 至此, 也讓我們一起在明白了多普勒飄移現象後去探討一下戰機在進行超音速飛行時所產生的音爆(sonic booms)現象到底是怎麼形成的.

今次假設汽車以每小時 600哩(即音速)的速度向著你而來.和先前一樣, 汽車仍然是一開始就連續響著號角. 此時大家要注意的是由號角產生出來的響號聲的速度是無論如何也不能快過音速的, 所以今次汽車與號角聲都同時以每小時600哩的速度向著你而來. 在一開始就響起的聲音還未來到你耳朵之前, 你卻可以見到汽車正以高速向著你而來, 此時你還未聽到任何聲音. 一旦汽車來到你的身邊時, 它在一哩外出發時開始響起的聲音此時亦已同時趕到, 途中所發出的亦同時跟著到達, 在身邊迅時響起的也在同一時間到達你的耳朵. 對於你這個觀測者來說, 彷彿整段時間的音波都被擠壓到在同一時間裡響起來. 可想而知那個響亮的程度是何等的厲害. 這就是音爆(sonic booms)了 !

基於以上的回音及多普勒效應原理, 我們可以把它們加以應用如下 : 如果你向一部向著你而來行駛中的汽車發出一個強大的聲波的話, 將有部份的音波會以回音的形式反射回來. 由於它正向著你而來, 根據多普勒的原理, 它的回音的音波必定會是被擠壓了的. 故此那回音的音調就一定比原來的較高. 而藉著測量這個音調高低的改變就可知道汽車所行進的速度了.

明白雷達的工作原理 從第一章中得知可以依靠一個聲波的回音來測知一個物體的距離及本章中可從回音裡多普勒原理中測知物體移動的速度. 故此, 要以此來造成一具聲波雷達來就並不是一件怎麼困難的事情了. 事實上, 這正是我們常聽到的 聲納雷達(Sonar)來了. 在早前的潛艇篇中大家都已涉獵過了.

相同的原理當然也可應用在空氣中而造成空中用的雷達. 但在空氣中應用聲波則有以下幾個問題 : (1)聲音在空氣中不能傳送得很遠, 最多也不會超過一哩.(2)人人都聽得到聲音, 所以音波雷達肯定會對人造成滋擾. (當然你可以用超聲波取代普通音波)(3)由於音波經反彈後會變得很微弱, 這造成接收方面有很大的困難.

故此, 應用電磁波在空中雷達就變成不二之選了. 電磁波在空氣中可以傳送得很遠. 人類又看不到而不會造成滋擾. 接收微弱反射波也不困難.

如上圖中, 就是一個典型的航空雷達示意圖. 雷達向著航機發出一束短而密集的極高頻脈動電波. 此脈動電波可能長達一毫秒(1 microsecond). 跟著雷達即把發射器關掉同時開著接收器以接收由飛機反射回來的訊號. 之後就用電算機計算訊號的回收所需時間及它的多普勒現象的頻率變化. 由於無線電波的行進速度是光速(大約每一毫秒是一千呎左右), 因此雷達要達到精確的測量就需要一個非常精密及準確的時鐘了. 再加上數碼化的運算器, 就可準確運算出多普勒效應的頻率變化而得知飛機的速度了.