Какво представлява доплеровият ефект?

Доплер ефектът е a явление вълнообразен характеризираща се с промяната на дължинаввълна или от честота на вълна, излъчвана от източник, който се движи спрямо наблюдател.

Какво представлява доплеровият ефект?

Направено еДоплер е явление на физическа вълна, което се появява, когато има приближение или отстраняванероднина между източник на вълна и наблюдател. Това явление се случва, защото скороствразмножаваневединвълна, каквото и да е, зависи изключително от средствата, с които тази вълна се разпространява. По този начин, дори ако източникът на вълните или наблюдателят се движат, скоростта на разпространение на вълната няма да се промени. Ще има обаче промяна в дължината на вълната и честотата на вълната, уловена от наблюдателя.

НА скороствразмножаване на всяка вълна, било то механична вълна (звук) или електромагнитна вълна (светлина), тя поддържа пропорционална връзка с дължината на вълната си и с честотата на трептенията си. Гледам:

v - скорост на разпространение на вълната (m / s)
λ - дължина на вълната (m)
е - честота на трептене (Hz или s^-1)

instagram story viewer

Представете си следната ситуация: линейка с включена сирена се движи по улица отдалечавайки се на наблюдател и приближава от друг наблюдател. Погледнете изображението по-долу:

Как скоростта на разпространение на звуковите вълни Зависисамонасъвсем (в случая въздухът), скоростроднина между звуковите вълни и двамата наблюдатели ще бъде същото, както по отношение на наблюдателя, който Отблъсквам колко по отношение на наблюдателя, който Приближаване на източника на вълните. По този начин, за да се запази скоростта постоянна и за двамата наблюдатели промени в дължинаввълна (пространство, необходимо за вълната да завърши трептене) и в неговата честота. как са тези величини обратнопропорционален, може да се каже, че:

Наблюдателят, който вижда линейката отдалечавайки се ще чуе звук с по-голямдължинаввълна и по-малкичестота, следователно, повече сериозно;
Наблюдателят, който вижда линейката приближава ще чуе звук от по-голямчестота и по-малкидължинаввълна, следователно, повече остър.

Вижте също: Звукови вълни

Горното изображение показва източник на движещи се звукови вълни и деформацията, претърпена от излъчените звукови вълнови фронтове.

Кой откри ефекта на Доплер?

Доплеровият ефект е напълно описан от австрийския физик ЙоханКристиянДоплер, през 1842г. Експериментално доказателство за този ефект е направено три години по-късно от Buys Ballot. За целта Балот проведе любопитен експеримент, при който група издава няколко музикални ноти върху движещ се локомотив. Междувременно група наблюдатели записваха бележките, чути според много различнискорости подход и тръгване от влака.

Формула за доплеров ефект

Общата формула, използвана за изчисляване на честотната промяна в ефекта на Доплер, е показана по-долу:

е - наблюдавана честота (Hz)
е₀ - излъчена честота (Hz)
v - скорост на вълната в средата (m / s)
v₀ - скорост на наблюдателя (m / s)
v_F- скорост на източника на излъчваща вълна (m / s)

За да се използва формулата, показана по-горе, е необходимо да се знае дали има пропуск между източник на вълни това е наблюдател. За това:

Ние използваме знак отгоре както в числителя (+), така и в знаменателя (-), ако има такъв приближение между източника и наблюдателя;
Ние използваме нисък сигнал както в числителя (-), така и в числителя (+), ако има такъв отстраняване между източника и наблюдателя.

Доплер ефект в медицината

Доплеровият ефект се използва в медицината при няколко образни теста, като ехокардиография. В този изпит се изследват анатомичните свойства на сърцето в търсене на аномалии във функционирането му. За това се използва ултразвуков излъчващ източник (звуци с честота по-висока от 20 000 Hz). Тези звуци се абсорбират, пречупват и отразяват от различни тъкани и кръвния поток, които се държат като вторичен източник на отразени вълни в движение. По този начин е възможно да се картографира изпомпването на кръвта, да се наблюдава рефлукс на кръвта и т.н.

При доплер ехокардиография се улавят звукови вълни, отразени от кръвта, когато се отдалечава от или близо до ултразвуковия източник.

Вижсъщо: Диагностика чрез Доплер ефект

Лек доплер ефект

Доплеровият ефект се наблюдава и при електромагнитни вълни като светлина. Както в случая със звука, скоростта на светлината не зависи от нейния наблюдател, а само от средата, в която се разпространява. Следователно:

когато има приближение между източника на електромагнитни вълни и наблюдател, последният ще забележи увеличаване на наблюдаваните честоти и намаляване на дължината на вълната;
когато има отстраняване между източника на електромагнитни вълни и наблюдател, наблюдателят ще забележи намаляване на наблюдаваните честоти и увеличаване на дължината на вълната.

Вижте също:Цветът и честотата на светлината

О Направено еДоплердавасветлина е явление, широко наблюдавано в Астрономия. Видимата светлина, излъчвана от звездите, се разпределя в тесен честотен диапазон, наречен видим спектър. Когато виждаме светлината, излъчвана от звезди в далечни галактики, често наблюдаваме увеличаване на светлинната честота, наречена от астрономите като синя смяна, тъй като видимата светлина има тенденция да се доближава до честотата на синия цвят. В случаите, когато звездите се отдалечават от Земята, феноменът се нарича червена смяна.

Когато звезда се приближи до зрителя с висока скорост, яркостта й изглежда посинява; когато се отдалечите, блясъкът му става червеникав.

Доплеров ефект върху радара за движение

Едно от приложенията на ефекта на Доплер е в светофарните радари, използвани за измерване на скоростта на автомобилните превозни средства. Тези радари излъчват лъч светлина, чиято честота е в инфрачервения диапазон. След това се измерва времето, необходимо на лъча да се върне към източника. каква е скоростта на светлината постоянен, възможно е да се измери скоростта, с която вторичният светлоотразяващ източник (превозно средство) се движи във всеки момент, дори на големи разстояния.

Инфрачервените радари се използват за измерване на моментната скорост на превозните средства.

Вижсъщо: Разширение на Вселената

Обобщение на ефекта на Доплер

Доплеровият ефект се появява винаги, когато има подход или заминаване между източник на механични или електромагнитни вълни и наблюдател.
В случай на приближение, наблюдаваната честота е по-голяма от честотата, излъчвана от източника.
В случай на разстояние, наблюдаваната честота е по-ниска от честотата, излъчвана от източника.

Доплеров ефект - упражнения

Мъж, застанал на ръба на пешеходна пътека, наблюдава линейка, приближаваща се със скорост 20 m / s. Като се има предвид, че линейката издава звуци с честота, равна на 2500 Hz, определете каква честота ще чуе мъжът.

Приемане:

v_ЗВУК = 340 m / s

Резолюция

Според упражнението линейката се приближава до мъжа, който е в покой. Следователно ще използваме само горните знаци на формулата на Доплеров ефект, както в знаменателя, така и в числителя. Гледам: