Doppler-effekt er en fænomen undulatory præget af ændringen af længdeibølge eller fra frekvens af en bølge udsendt af en kilde, der bevæger sig i forhold til en observatør.
Hvad er Doppler-effekten?
Det er lavetDoppler er et fysisk bølgefænomen, der opstår, når der er tilnærmelse eller fjernelsei forhold mellem en bølgekilde og en observatør. Dette fænomen sker, fordi hastighediformeringienbølgeuanset hvad det måtte være, afhænger udelukkende af, hvordan denne bølge forplantes. Således, selv om kilden til bølgerne eller observatøren bevæger sig, vil bølgens udbredelseshastighed ikke ændre sig. Der vil dog være en variation i bølgelængden og frekvensen af den bølge, der er fanget af observatøren.
DET hastighediformering af en hvilken som helst bølge, det være sig en mekanisk bølge (lyd) eller en elektromagnetisk bølge (lys), holder den et forholdsmæssigt forhold til sin bølgelængde og med sin svingningsfrekvens. Holde øje:
v - bølgeudbredelseshastighed (m / s)
λ - bølgelængde (m)
f - svingningsfrekvens (Hz eller s-1)
Forestil dig følgende situation: en ambulance med sin sirene kører ned ad en gade flytter væk af en observatør og nærmer sig fra en anden observatør. Se på billedet nedenfor:
Hvordan lydbølges formeringshastighed Det kommer an påkunaftemmelig (i dette tilfælde luften), hastighedi forhold mellem lydbølgerne og begge observatører vil være det samme, både i forhold til den observatør, der skub væk hvor meget i forhold til observatøren, hvem nærme sig af kilden til bølgerne. På denne måde for at hastigheden skal forblive konstant for begge observatører, forekomme ændringer ved længdeibølge (plads, der kræves for at bølgen kan gennemføre en svingning) og i dens frekvens. hvordan disse størrelser er omvendtproportional, det kan siges at:
Observatøren, der ser ambulancen flytter væk vil høre en lyd med størrelængdeibølge og mindrefrekvens, derfor mere alvorlig;
Observatøren, der ser ambulancen nærmer sig vil høre en lyd af størrefrekvens og mindrelængdeibølge, derfor mere spids.
Se også: Lydbølger
Billedet ovenfor viser en kilde til lydbølger, der bevæger sig, og den deformation, som de udsendte lydbølgefronter har lidt.
Hvem opdagede Doppler-effekten?
Doppler-effekten blev beskrevet fuldt ud af den østrigske fysiker JohannkristenDoppleri 1842. Eksperimentelt bevis for denne effekt blev fremsat tre år senere af Buys Ballot. Til dette udførte afstemning et nysgerrig eksperiment, hvor et band udsendte flere musikalske noter oven på et lokomotiv i bevægelse. I mellemtiden registrerede et sæt observatører de noter, der blev hørt i henhold til mange forskelligehastigheder tilgang og afgang fra toget.
Doppler-effektformel
Den generelle formel, der bruges til at beregne frekvensændringen i Doppler-effekten, vises nedenfor:
f ' - observeret frekvens (Hz)
f0 - udsendt frekvens (Hz)
v - bølgehastighed i midten (m / s)
v0 - observatørhastighed (m / s)
vF- hastighed for den udsendende bølgekilde (m / s)
For at bruge formlen vist ovenfor er det nødvendigt at vide, om der er et mellemrum mellem bølgekilde Det er observatør. For det:
Vi bruger tegn ovenfra både i tælleren (+) og i nævneren (-), hvis nogen tilnærmelse mellem kilden og observatøren;
Vi bruger lavt signal både i tælleren (-) og i tælleren (+), hvis nogen fjernelse mellem kilden og observatøren.
Doppler-effekt i medicin
Doppler-effekten bruges i medicin i flere billedbehandlingstest, såsom ekkokardiografi. I denne eksamen undersøges de anatomiske egenskaber i hjertet på jagt efter abnormiteter i dets funktion. Til dette anvendes en ultralydssendende kilde (lyde med en frekvens højere end 20 000 Hz). Disse lyde absorberes, brydes og reflekteres af forskellige væv og blodgennemstrømning, som opfører sig som en sekundær kilde til reflekterede bølger i bevægelse. På denne måde er det muligt at kortlægge blodpumpen, observere tilbagesvaling osv.
På Doppler-ekkokardiografi fanges lydbølger reflekteret af blodet, når det bevæger sig væk fra eller nær ultralydskilden.
Seogså: Diagnostics by Doppler Effect
Let Doppler-effekt
Doppler-effekten ses også i elektromagnetiske bølger såsom lys. Som i tilfældet med lyd afhænger lysets hastighed ikke af dens observatør, kun af det medium, hvori det forplantes. Derfor:
når der er tilnærmelse mellem kilden til elektromagnetiske bølger og en observatør, vil sidstnævnte bemærke en stigning i observerede frekvenser og et fald i bølgelængde;
når der er fjernelse mellem kilden til elektromagnetiske bølger og en observatør, vil observatøren bemærke et fald i observerede frekvenser og en stigning i bølgelængde.
Se også:Lysets farve og frekvens
O Det er lavetDopplergiverlys er et fænomen, der er meget observeret i Astronomi. Det synlige lys, der udsendes af stjerner, fordeles i et smalt frekvensbånd kaldet synligt spektrum. Når vi ser det lys, der udsendes af stjerner i fjerne galakser, ser vi ofte stigninger i lysfrekvensen, kaldet af astronomer som blå-skift, da synligt lys har tendens til at nærme sig frekvensen af den blå farve. I tilfælde, hvor stjernerne bevæger sig væk fra jorden, kaldes fænomenet rød-skift.
Når en stjerne nærmer sig seeren i høj hastighed, ser dens lysstyrke ud til at blive blålig; når du bevæger dig væk, bliver dens glød rødlig.
Dopplereffekt på trafikradar
En af anvendelserne af Doppler-effekten er i trafiklysradarer, der bruges til at måle hastigheden på bilkøretøjer. Disse radarer udsender en lysstråle, hvis frekvens er inden for det infrarøde område. Derefter måles den tid, der kræves for at strålen vender tilbage til kilden. hvordan lysets hastighed er konstant, det er muligt at måle den hastighed, hvormed den sekundære lysreflekterende kilde (køretøj) bevæger sig i hvert øjeblik, selv ved store afstande.
Infrarøde radarer bruges til at måle køretøjers øjeblikkelige hastighed.
Seogså: Universudvidelse
Doppler-effektoversigt
Doppler-effekten vises, når der er tilgang eller afgang mellem en kilde til mekaniske eller elektromagnetiske bølger og en observatør.
I tilfælde af tilnærmelse er den observerede frekvens større end frekvensen, der udsendes af kilden.
I tilfælde af distancering er den observerede frekvens lavere end frekvensen, der udsendes af kilden.
Doppler-effekt - øvelser
En mand, der står på kanten af et fodgængerfelt, ser en ambulance nærme sig med en hastighed på 20 m / s. I betragtning af at ambulancen udsender lyde med en frekvens, der er lig med 2500 Hz, skal du bestemme, hvilken frekvens der vil blive hørt af manden.
Vedtage:
vLYD = 340 m / s
Løsning
Ifølge øvelsen nærmer ambulancen sig til manden, der er i ro. Vi bruger derfor kun de øverste tegn på Doppler-effektformlen, både i nævneren og i tælleren. Holde øje:
I denne øvelse, som observatørens hastighed er nul, vi bruger v0 = 0. Så når vi erstatter de andre variabler, skal vi:
Derfor vil observatøren under ambulancens tilgang høre en højere lyd med en frekvens tæt på 2656 Hz.
Seogså: Flere øvelser om Doppler-effekten
Af mig Rafael Helerbrock
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm