تأثير دوبلر هو أ ظاهرة متموج تتميز بتغيير الطولفيلوح او من تردد لموجة صادرة عن مصدر يتحرك بالنسبة إلى مراقب.
ما هو تأثير دوبلر؟
صنعت مندوبلر هي ظاهرة موجية فيزيائية تحدث عند وجودها تقريب أو إزالةنسبيا بين مصدر موجة ومراقب. تحدث هذه الظاهرة لأن ● السرعةفيالتكاثرفيواحدلوحمهما كان الأمر ، فإنه يعتمد بشكل حصري على الوسائل التي تنتشر بها هذه الموجة وهكذا ، حتى لو تحرك مصدر الأمواج أو المراقب ، فإن سرعة انتشار الموجة لن تتغير. ومع ذلك ، سيكون هناك اختلاف في الطول الموجي وتردد الموجة التي يلتقطها المراقب.
ال ● السرعةفيالتكاثر من أي موجة ، سواء كانت موجة ميكانيكية (صوتية) أو موجة كهرومغناطيسية (ضوء) ، فإنها تحافظ على علاقة تناسبية مع طولها الموجي وتردد التذبذب. يشاهد:
الخامس - سرعة انتشار الموجة (م / ث)
λ - الطول الموجي (م)
F - تردد التذبذب (هرتز أو ث-1)
تخيل الموقف التالي: سيارة إسعاف مع صفارات الإنذار تسير في أحد الشوارع يتحرك مبتعدا لمراقب و يقترب من مراقب آخر. انظروا إلى الصورة أدناه:
كيف سرعة انتشار الموجات الصوتية هذا يعتمدفقطمنالى حد كبير (في هذه الحالة ، الهواء) ، و ● السرعةنسبيا بين الموجات الصوتية وكلا المراقبين
سيكون نفس الشيء، كلاهما فيما يتعلق بالمراقب الذي ادفع كم بالنسبة للمراقب الذي مقاربة من مصدر الأمواج. وبهذه الطريقة تبقى السرعة ثابت لكلا المراقبين ، تحدث التغييرات في ال الطولفيلوح (المساحة المطلوبة للموجة لإكمال التذبذب) وفيها تردد. كيف هذه المقادير عكسيامتناسب، يمكن القول أن:المراقب الذي يرى سيارة الإسعاف يتحرك مبتعدا سوف تسمع صوتًا مع أكبرالطولفيلوح و الأصغرتردد، لذلك ، أكثر جدي;
المراقب الذي يرى سيارة الإسعاف يقترب سوف تسمع صوت أكبرتردد و الأصغرالطولفيلوح، لذلك ، أكثر بصير.
نرى أيضا: موجات صوتيه
تُظهر الصورة أعلاه مصدرًا لتحرك الموجات الصوتية والتشوه الذي تعاني منه جبهات الموجات الصوتية المنبعثة.
من اكتشف تأثير دوبلر؟
وصف الفيزيائي النمساوي تأثير دوبلر بالكامل يوهانمسيحيدوبلر، في عام 1842. تم إجراء إثبات تجريبي لهذا التأثير بعد ثلاث سنوات بواسطة Buys Ballot. لهذا ، أجرى Ballot تجربة غريبة قامت فيها فرقة بإصدار العديد من النوتات الموسيقية فوق قاطرة متحركة. في غضون ذلك ، قام مجموعة من المراقبين بتسجيل الملاحظات التي سمعها العديد من الاختلافاتسرعات الاقتراب والمغادرة من القطار.
صيغة تأثير دوبلر
الصيغة العامة المستخدمة لحساب تغير التردد في تأثير دوبلر موضحة أدناه:
F' - التردد المرصود (هرتز)
F0 - التردد المنبعث (هرتز)
الخامس - سرعة الموجة في المنتصف (م / ث)
الخامس0 - سرعة المراقب (م / ث)
الخامسF- سرعة مصدر الموجة المنبعثة (م / ث)
لاستخدام الصيغة الموضحة أعلاه ، من الضروري معرفة ما إذا كانت هناك فجوة بين مصدر الموجة انها ال مراقب. لهذا:
نحن نستخدم ال علامة من فوق في كل من البسط (+) والمقام (-) إن وجد تقريب بين المصدر والمراقب.
نحن نستخدم ال اشارة ضعيفة في البسط (-) وفي البسط (+) إن وجد إزالة بين المصدر والمراقب.
تأثير دوبلر في الطب
يستخدم تأثير دوبلر في الطب في العديد من اختبارات التصوير ، مثل تخطيط صدى القلب. في هذا الاختبار ، يتم دراسة الخصائص التشريحية للقلب بحثًا عن تشوهات في أدائه. لهذا الغرض ، يتم استخدام مصدر انبعاث بالموجات فوق الصوتية (أصوات بتردد أعلى من 20000 هرتز). يتم امتصاص هذه الأصوات وانكسارها وانعكاسها بواسطة الأنسجة المختلفة وتدفق الدم ، والتي تعمل كمصدر ثانوي للأمواج المنعكسة أثناء الحركة. بهذه الطريقة ، من الممكن رسم خريطة لضخ الدم ، ومراقبة ارتداد الدم ، وما إلى ذلك.
في تخطيط صدى القلب الدوبلري ، يتم التقاط الموجات الصوتية التي ينعكسها الدم أثناء تحركه بعيدًا عن مصدر الموجات فوق الصوتية أو بالقرب منه.
نظرةأيضا: التشخيص بواسطة تأثير دوبلر
تأثير دوبلر خفيف
يظهر تأثير دوبلر أيضًا في الموجات الكهرومغناطيسية مثل الضوء. كما في حالة الصوت ، لا تعتمد سرعة الضوء على مراقبها ، فقط على الوسط الذي ينتشر فيه. لذلك:
عندما يكون هناك تقريب بين مصدر الموجات الكهرومغناطيسية والمراقب ، سيلاحظ الأخير زيادة في الترددات المرصودة وانخفاض في الطول الموجي ؛
عندما يكون هناك إزالة بين مصدر الموجات الكهرومغناطيسية والمراقب ، سيلاحظ المراقب انخفاضًا في الترددات المرصودة وزيادة في الطول الموجي.
نرى أيضا:لون وتواتر الضوء
ا صنعت مندوبلريعطيضوء هي ظاهرة لوحظت على نطاق واسع في الفلك. يتم توزيع الضوء المرئي المنبعث من النجوم في نطاق تردد ضيق يسمى الطيف المرئي. عندما نرى الضوء المنبعث من النجوم في المجرات البعيدة ، غالبًا ما نلاحظ زيادة في تواتر الضوء ، والتي يطلق عليها علماء الفلك تحول الأزرق، حيث يميل الضوء المرئي إلى الاقتراب من تكرار اللون الأزرق. تسمى هذه الظاهرة في الحالات التي تبتعد فيها النجوم عن الأرض التحول الأحمر.
عندما يقترب نجم من العارض بسرعة عالية ، يتحول سطوعه إلى اللون الأزرق ؛ عندما تبتعد ، يتحول وهجها إلى اللون الأحمر.
تأثير دوبلر على رادار المرور
أحد تطبيقات تأثير دوبلر هو الرادارات الضوئية المستخدمة لقياس سرعة المركبات الآلية. تصدر هذه الرادارات شعاعًا من الضوء يكون تردده في نطاق الأشعة تحت الحمراء. ثم يتم قياس الوقت اللازم لعودة الحزمة إلى المصدر. كيف سرعة الضوء ثابت، من الممكن قياس السرعة التي يتحرك بها المصدر الثانوي للضوء العاكس (المركبة) في كل لحظة ، حتى على مسافات بعيدة.
تستخدم رادارات الأشعة تحت الحمراء لقياس السرعة اللحظية للمركبات.
نظرةأيضا: توسع الكون
ملخص تأثير دوبلر
يظهر تأثير دوبلر متى وجد النهج أو المغادرة بين مصدر للموجات الميكانيكية أو الكهرومغناطيسية والمراقب.
في حالة التقريب ، يكون التردد المرصود أكبر من التردد المنبعث من المصدر.
في حالة التباعد ، يكون التردد المرصود أقل من التردد المنبعث من المصدر.
تأثير دوبلر - تمارين
رجل يقف على حافة ممر المشاة يشاهد سيارة إسعاف تقترب بسرعة 20 م / ث. بالنظر إلى أن سيارة الإسعاف تصدر أصواتًا بتردد يساوي 2500 هرتز ، حدد التردد الذي سيسمعه الرجل.
يتبنى:
الخامسيبدو = 340 م / ث
القرار
وبحسب التمرين ، فإن سيارة الإسعاف تقترب من الرجل الساكن. لذلك سنستخدم فقط العلامات العلوية لمعادلة تأثير دوبلر ، سواء في المقام أو في البسط. يشاهد:
في هذا التمرين ، تكون سرعة المراقب باطل، سوف نستخدم v0 = 0. لذلك ، لاستبدال المتغيرات الأخرى ، علينا:
لذلك ، أثناء اقتراب سيارة الإسعاف ، سيسمع المراقب صوتًا عالي النبرة بتردد قريب من 2656 هرتز.
نظرةأيضا: مزيد من التمارين على تأثير دوبلر
بي. رافائيل هيلربروك
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm