Co je Dopplerův efekt?

Dopplerův jev je a jev vlnivý charakterizovaná změnou délkavmávat nebo z frekvence vlny emitované zdrojem, který se pohybuje vzhledem k pozorovateli.

Co je Dopplerův efekt?

Je to vyrobenoDoppler jedná se o fyzický vlnový jev, ke kterému dochází, když existuje přiblížení nebo odstraněnírelativní mezi zdrojem vln a pozorovatelem. K tomuto jevu dochází, protože rychlostvpropagacevjedenmávat, ať je to cokoli, závisí výhradně na prostředcích, kterými se tato vlna šíří. I když se tedy zdroj vln nebo pozorovatel pohne, rychlost šíření vlny se nezmění. Bude však existovat variace vlnové délky a frekvence vlny zachycené pozorovatelem.

THE rychlostvpropagace jakékoli vlny, ať už je to mechanická vlna (zvuk) nebo elektromagnetická vlna (světlo), udržuje proporcionální vztah se svou vlnovou délkou a oscilační frekvencí. Hodinky:

proti - rychlost šíření vln (m / s)
λ - vlnová délka (m)
F - frekvence kmitání (Hz nebo s^-1)

Představte si následující situaci: sanitka se zapnutou sirénou jede po ulici vzdaluje pozorovatele a blížící se od jiného pozorovatele. Podívejte se na obrázek níže:

instagram story viewer

Jak se šíří rychlost zvukových vln Záležípouzezdocela (v tomto případě vzduch), rychlostrelativní mezi zvukovými vlnami a oběma pozorovateli bude stejný, a to jak ve vztahu k pozorovateli, který odstrčit kolik ve vztahu k pozorovateli, který přístup zdroje vln. Tímto způsobem zůstane rychlost konstantní u obou pozorovatelů nastane Změny na délkavmávat (prostor potřebný pro vlnu k dokončení oscilace) a v ní frekvence. jak jsou tyto veličiny obráceněúměrný, lze říci, že:

Pozorovatel, který vidí sanitku vzdaluje uslyšíte zvuk s většídélkavmávat a menšífrekvence, proto více vážně;
Pozorovatel, který vidí sanitku blížící se uslyšíte zvuk většífrekvence a menšídélkavmávat, proto více akutní.

Podívejte se také: Zvukové vlny

Obrázek výše ukazuje zdroj zvukových vln, které se pohybují, a deformaci, kterou vystavují vydávané zvukové vlny.

Kdo objevil Dopplerův jev?

Dopplerův jev plně popsal rakouský fyzik JohannkřesťanDoppler, v roce 1842. Experimentální důkaz tohoto účinku učinil o tři roky později Buys Ballot. Za tímto účelem Ballot provedl zvědavý experiment, při kterém skupina vydávala několik hudebních not na pohybující se lokomotivu. Mezitím skupina pozorovatelů zaznamenala poznámky slyšené podle mnoho různýchrychlosti přiblížení a odjezd z vlaku.

Vzorec Dopplerova efektu

Obecný vzorec použitý k výpočtu změny frekvence v Dopplerově jevu je uveden níže:

F' - pozorovaná frekvence (Hz)
F₀ - vysílaná frekvence (Hz)
proti - rychlost vlny uprostřed (m / s)
proti₀ - rychlost pozorovatele (m / s)
proti_F- rychlost zdroje emitujících vln (m / s)

Aby bylo možné použít výše uvedený vzorec, je nutné vědět, zda existuje mezera mezi zdroj vln to je pozorovatel. Pro tohle:

Používáme podepsat shora jak v čitateli (+), tak ve jmenovateli (-), pokud existuje přiblížení mezi zdrojem a pozorovatelem;
Používáme slabý signál jak v čitateli (-), tak v čitateli (+), pokud existuje odstranění mezi zdrojem a pozorovatelem.

Dopplerův jev v medicíně

Dopplerův efekt se používá v medicíně v různých zobrazovacích testech, jako je echokardiografie. V této zkoušce jsou studovány anatomické vlastnosti srdce při hledání abnormalit v jeho fungování. K tomu se používá zdroj emitující ultrazvuk (zvuky s frekvencí vyšší než 20 000 Hz). Tyto zvuky jsou absorbovány, lámány a odráženy různými tkáněmi a průtokem krve, které se chovají jako sekundární zdroj odražených vln v pohybu. Tímto způsobem je možné mapovat čerpání krve, sledovat reflux krve atd.

Na dopplerovské echokardiografii jsou zachyceny zvukové vlny odražené krví, které se pohybují od zdroje ultrazvuku nebo se k němu blíží.

Dívej setaky: Diagnostika pomocí Dopplerova jevu

Světelný Dopplerův efekt

Dopplerův jev je také vidět u elektromagnetických vln, jako je světlo. Stejně jako v případě zvuku nezávisí rychlost světla na jeho pozorovateli, pouze na médiu, ve kterém se šíří. Proto:

když tam je přiblížení mezi zdrojem elektromagnetických vln a pozorovatelem si pozorovatel všimne zvýšení pozorovaných frekvencí a snížení vlnové délky;
když tam je odstranění mezi zdrojem elektromagnetických vln a pozorovatelem si pozorovatel všimne snížení pozorovaných frekvencí a zvýšení vlnové délky.

Podívejte se také:Barva a frekvence světla

Ó Je to vyrobenoDopplerdávásvětlo je fenomén široce pozorovaný v Astronomie. Viditelné světlo vyzařované hvězdami je distribuováno v úzkém kmitočtovém pásmu zvaném viditelné spektrum. Když vidíme světlo vyzařované hvězdami ve vzdálených galaxiích, často pozorujeme zvýšení frekvence světla, které astronomové nazývají modrá směna, protože viditelné světlo má sklon přiblížit se frekvenci modré barvy. V případech, kdy se hvězdy vzdalují od Země, se tento jev nazývá červená směna.

Když se hvězda přiblíží k divákovi vysokou rychlostí, její jas se změní na modravý; když se vzdálíte, jeho záře zčervená.

Dopplerův efekt na dopravní radar

Jednou z aplikací Dopplerova jevu jsou světelné radary, které se používají k měření rychlosti automobilových vozidel. Tyto radary vyzařují paprsek světla, jehož frekvence je v infračerveném rozsahu. Poté se změří čas potřebný pro návrat paprsku ke zdroji. jaká je rychlost světla konstantní, je možné měřit rychlost, jakou se sekundární zdroj odrážející světlo (vozidlo) pohybuje v každém okamžiku, a to i na velké vzdálenosti.

Infračervené radary se používají k měření okamžité rychlosti vozidel.

Dívej setaky: Expanze vesmíru

Shrnutí Dopplerova efektu

Dopplerův efekt se objeví, kdykoli je přiblížení nebo odlet mezi zdrojem mechanických nebo elektromagnetických vln a pozorovatelem.
V případě aproximace je pozorovaná frekvence větší než frekvence vysílaná zdrojem.
V případě distancování je pozorovaná frekvence nižší než frekvence vysílaná zdrojem.

Dopplerův efekt - cvičení

Muž stojící na okraji přechodů pro chodce sleduje sanitku blížící se rychlostí 20 m / s. Vzhledem k tomu, že sanitka vydává zvuky s frekvencí rovnou 2 500 Hz, určete, jakou frekvenci bude muž slyšet.

Přijmout:

proti_ZVUK = 340 m / s

Řešení

Podle cvičení se sanitka blíží k muži, který je v klidu. Budeme tedy používat pouze horní znaménka vzorce Dopplerova efektu, a to jak ve jmenovateli, tak v čitateli. Hodinky: