Doppler-Effekt ist a Phänomen wellenförmig gekennzeichnet durch den Wechsel von LängeimWelle oder von Frequenz einer Welle, die von einer Quelle emittiert wird, die sich relativ zu einem Beobachter bewegt.
Was ist der Doppler-Effekt?
Es ist gemachtDoppler Es ist ein physikalisches Wellenphänomen, das auftritt, wenn es Annäherung oder Entfernungrelativ zwischen einer Wellenquelle und einem Beobachter. Dieses Phänomen tritt auf, weil die GeschwindigkeitimVermehrungimeinerWelle, was immer es auch sein mag, hängt ausschließlich von den Mitteln ab, mit denen sich diese Welle ausbreitet. Somit ändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle auch dann nicht, wenn sich die Quelle der Wellen oder der Beobachter bewegt. Es gibt jedoch eine Variation in der Wellenlänge und Frequenz der vom Beobachter erfassten Welle.
DAS GeschwindigkeitimVermehrung jeder Welle, sei es eine mechanische Welle (Schall) oder eine elektromagnetische Welle (Licht), steht sie in einem proportionalen Verhältnis zu ihrer Wellenlänge und ihrer Schwingungsfrequenz. Uhr:
v – Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (m/s)
λ – Wellenlänge (m)
f – Schwingfrequenz (Hz oder s-1)
Stellen Sie sich folgende Situation vor: Ein Krankenwagen fährt mit seiner Sirene eine Straße entlang Umziehen eines Beobachters und Annäherung von einem anderen Beobachter. Sehen Sie sich das Bild unten an:
Wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen Es hängt davon ab, obnurvonganz (in diesem Fall die Luft), die Geschwindigkeitrelativ zwischen den Schallwellen und beiden Beobachtern wird dasselbe sein, sowohl in Bezug auf den Beobachter, der wegschieben wie viel im Verhältnis zum Beobachter, der Ansatz der Quelle der Wellen. Auf diese Weise bleibt die Geschwindigkeit erhalten Konstante für beide Beobachter auftreten Änderungen Bei der LängeimWelle (Platzbedarf der Welle, um eine Schwingung zu vollenden) und in ihrer Frequenz. wie sind diese Größen? umgekehrtproportional, kann man sagen:
Der Beobachter, der den Krankenwagen sieht Umziehen wird einen Ton hören mit größerLängeimWelle und kleinerFrequenz, daher mehr ernst;
Der Beobachter, der den Krankenwagen sieht Annäherung wird ein Geräusch von. hören größerFrequenz und kleinerLängeimWelle, daher mehr akut.
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Das obige Bild zeigt eine sich bewegende Schallwellenquelle und die Verformung der emittierten Schallwellenfronten.
Wer hat den Doppler-Effekt entdeckt?
Der Doppler-Effekt wurde von dem österreichischen Physiker vollständig beschrieben JohannChristianDoppler, 1842. Der experimentelle Nachweis dieses Effekts wurde drei Jahre später von Buys Ballot erbracht. Dazu führte Ballot ein kurioses Experiment durch, bei dem eine Band mehrere Musiknoten auf einer fahrenden Lokomotive aussendete. In der Zwischenzeit zeichnete eine Gruppe von Beobachtern die gehörten Töne gemäß der viele verschiedeneGeschwindigkeiten An- und Abreise aus dem Zug.
Doppler-Effekt-Formel
Die allgemeine Formel zur Berechnung der Frequenzänderung des Doppler-Effekts ist unten dargestellt:
f' – beobachtete Frequenz (Hz)
f0 – Sendefrequenz (Hz)
v – Wellengeschwindigkeit in der Mitte (m/s)
v0 – Beobachtergeschwindigkeit (m/s)
vF– Geschwindigkeit der emittierenden Wellenquelle (m/s)
Um die oben gezeigte Formel verwenden zu können, muss man wissen, ob zwischen den Wellenquelle es ist das Beobachter. Dafür:
Wir benutzen das Zeichen von oben sowohl im Zähler (+) als auch im Nenner (-) falls vorhanden Annäherung zwischen Quelle und Beobachter;
Wir benutzen das schwaches Signal sowohl im Zähler (-) als auch im Zähler (+) falls vorhanden Entfernung zwischen Quelle und Beobachter.
Doppler-Effekt in der Medizin
Der Doppler-Effekt wird in der Medizin bei mehreren bildgebenden Verfahren wie der Echokardiographie genutzt. Bei dieser Untersuchung werden die anatomischen Eigenschaften des Herzens auf der Suche nach Anomalien in seiner Funktion untersucht. Dazu wird eine Ultraschallquelle verwendet (Töne mit einer Frequenz von mehr als 20.000 Hz). Diese Geräusche werden von verschiedenen Geweben und Blutströmen absorbiert, gebrochen und reflektiert, die sich als sekundäre Quelle reflektierter Wellen in Bewegung verhalten. Auf diese Weise ist es möglich, das Pumpen des Blutes abzubilden, den Blutrückfluss zu beobachten usw.
Bei der Doppler-Echokardiographie werden Schallwellen erfasst, die vom Blut reflektiert werden, wenn es sich von oder in der Nähe der Ultraschallquelle bewegt.
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Licht-Doppler-Effekt
Der Doppler-Effekt wird auch bei elektromagnetischen Wellen wie Licht beobachtet. Wie beim Schall hängt die Lichtgeschwindigkeit nicht von seinem Beobachter ab, sondern nur von dem Medium, in dem es sich ausbreitet. Deshalb:
wenn es da ist Annäherung zwischen der Quelle elektromagnetischer Wellen und einem Beobachter wird dieser eine Zunahme der beobachteten Frequenzen und eine Abnahme der Wellenlänge bemerken;
wenn es da ist Entfernung zwischen der Quelle elektromagnetischer Wellen und einem Beobachter wird der Beobachter eine Abnahme der beobachteten Frequenzen und eine Zunahme der Wellenlänge bemerken.
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Ö Es ist gemachtDopplergibtLicht ist ein weit verbreitetes Phänomen in Astronomie. Das von Sternen emittierte sichtbare Licht wird in einem schmalen Frequenzband namens. verteilt sichtbares Spektrum. Wenn wir das von Sternen in fernen Galaxien emittierte Licht sehen, beobachten wir oft eine Zunahme der Lichtfrequenz, die von Astronomen als. bezeichnet wird Blauverschiebung, da sichtbares Licht dazu neigt, sich der Frequenz der blauen Farbe anzunähern. In Fällen, in denen sich die Sterne von der Erde entfernen, heißt das Phänomen Rotverschiebung.
Wenn sich ein Stern mit hoher Geschwindigkeit dem Betrachter nähert, scheint seine Helligkeit bläulich zu werden; Wenn Sie sich entfernen, wird sein Leuchten rötlich.
Dopplereffekt auf Verkehrsradar
Eine der Anwendungen des Doppler-Effekts ist in Ampelradaren, die verwendet werden, um die Geschwindigkeit von Kraftfahrzeugen zu messen. Diese Radare senden einen Lichtstrahl aus, dessen Frequenz im Infrarotbereich liegt. Dann wird die Zeit gemessen, die der Strahl benötigt, um zur Quelle zurückzukehren. wie ist die lichtgeschwindigkeit Konstante, es ist möglich, die Geschwindigkeit zu messen, mit der sich die sekundäre lichtreflektierende Quelle (Fahrzeug) in jedem Moment auch auf große Entfernungen bewegt.
Infrarot-Radare werden verwendet, um die momentane Geschwindigkeit von Fahrzeugen zu messen.
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Zusammenfassung des Doppler-Effekts
Der Doppler-Effekt tritt immer dann auf, wenn An- oder Abreise zwischen einer Quelle mechanischer oder elektromagnetischer Wellen und einem Beobachter.
Bei der Näherung ist die beobachtete Frequenz größer als die von der Quelle emittierte Frequenz.
Bei Entfernung ist die beobachtete Frequenz niedriger als die von der Quelle emittierte Frequenz.
Doppler-Effekt - Übungen
Ein Mann, der am Rand eines Zebrastreifens steht, beobachtet einen Krankenwagen, der sich mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s nähert. In Anbetracht der Tatsache, dass der Krankenwagen Geräusche mit einer Frequenz von 2500 Hz abgibt, bestimmen Sie, welche Frequenz der Mann hören wird.
Adoptieren:
vKLANG = 340 m/s
Auflösung
Laut Übung nähert sich der Krankenwagen dem ruhenden Mann. Wir werden daher sowohl im Nenner als auch im Zähler nur die Spitzenzeichen der Doppler-Effekt-Formel verwenden. Uhr:
Da die Geschwindigkeit des Beobachters in dieser Übung Null, wir verwenden v0 = 0. Um die anderen Variablen zu ersetzen, müssen wir also:
Daher hört der Beobachter während der Annäherung des Krankenwagens einen höheren Ton in der Nähe des 2656 Hz.
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Von mir. Rafael Helerbrock
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm
