Doppleri efekt on a nähtus unduleeriv mida iseloomustab muutus pikkusaastalLaine või pärit sagedus vaatleja suhtes liikuva allika kiirgatavast lainest.
Mis on Doppleri efekt?
See on tehtudDoppler see on füüsilise laine nähtus, mis tekib siis, kui see on olemas ühtlustamine või eemaldussugulane laineallika ja vaatleja vahel. See nähtus juhtub seetõttu, et kiirusaastalpaljundamineaastalüksLainemis see ka pole, sõltub eranditult selle laine levimise viisidest. Seega, isegi kui lainete allikas või vaatleja liigub, ei muutu laine levimiskiirus. Vaatleja poolt tabatud laine lainepikkuses ja sageduses on aga erinevusi.
THE kiirusaastalpaljundamine mis tahes laine, olgu see siis mehaaniline laine (heli) või elektromagnetlaine (valgus), hoiab see proportsionaalset suhet oma lainepikkuse ja võnkesagedusega. Vaata:
v - laine levimiskiirus (m / s)
λ - lainepikkus (m)
f - võnkesagedus (Hz või s-1)
Kujutage ette järgmist olukorda: mööda tänavat sõidab kiirabi sireeniga ära kolima vaatleja ja läheneb teiselt vaatlejalt. Vaadake allolevat pilti:
Kuidas helilainete levimiskiirus See sõltubainultkohtaüsna (antud juhul õhk), kiirussugulane helilainete ja mõlema vaatleja vahel saab olema sama, nii vaatleja suhtes, kes eemale tõukama kui palju vaatleja suhtes kes lähenemisviisi lainete allikast. Sel viisil kiiruse püsimiseks pidev mõlema vaatleja jaoks muudatused juures pikkusaastalLaine (laine võnkumise lõpuleviimiseks vajalik ruum) ja selles sagedus. kuidas need suurusjärgud on tagurpidiproportsionaalne, võib öelda, et:
Vaatleja, kes näeb kiirabi ära kolima kuuleb heli koos suurempikkusaastalLaine ja väiksemsagedus, seega rohkem tõsine;
Vaatleja, kes näeb kiirabi läheneb kuuleb heli suuremsagedus ja väiksempikkusaastalLaine, seega rohkem äge.
Vaadake ka: Helilained
Ülaltoodud pilt näitab helilainete liikumise allikat ja kiiratud helilainete ees deformatsiooni.
Kes avastas Doppleri efekti?
Doppleri efekti kirjeldas Austria füüsik täielikult JohannKristlaneDoppleraastal 1842. Selle efekti eksperimentaalselt tõestas kolm aastat hiljem Buys Ballot. Selleks viis Ballot läbi kurioosse katse, kus bänd emiteeris liikuva veduri peal mitu nooti. Vahepeal salvestas vaatlejate kogumik kuuldud märkmeid palju erinevaidkiirused lähenemine ja rongilt lahkumine.
Doppleri efekti valem
Doppleri efekti sageduse muutuse arvutamiseks kasutatud üldvalem on toodud allpool:
f ' - vaadeldud sagedus (Hz)
f0 - kiiratav sagedus (Hz)
v - laine kiirus keskel (m / s)
v0 - vaatleja kiirus (m / s)
vF- kiirgava laine allika kiirus (m / s)
Eespool näidatud valemi kasutamiseks on vaja teada, kas selle vahel on vahe laineallikas see on vaatleja. Selle jaoks:
Me kasutame märk ülalt nii lugeja (+) kui ka nimetaja (-) olemasolul ühtlustamine allika ja vaatleja vahel;
Me kasutame madal signaal nii lugeja (-) kui ka lugeja (+) olemasolu korral eemaldus allika ja vaatleja vahel.
Doppleri efekt meditsiinis
Doppleri efekti kasutatakse meditsiinis mitmetes pildistamistestides, näiteks ehhokardiograafias. Selle eksami käigus uuritakse südame anatoomilisi omadusi, et otsida selle toimimise kõrvalekaldeid. Selleks kasutatakse ultraheli kiirgavat allikat (helisagedus üle 20 000 Hz). Neid helisid neelavad, murdavad ja peegeldavad erinevad kuded ja verevool, mis käituvad liikumises peegelduvate lainete sekundaarse allikana. Nii on võimalik verepumpamist kaardistada, jälgida vere tagasivoolu jne.
Doppleri ehhokardiograafias püütakse ultraheli allikast kaugemale või lähedale liikudes vere peegeldunud helilaineid.
Vaataka: Diagnostika Doppleri efekti abil
Kerge Doppleri efekt
Doppleri efekti täheldatakse ka elektromagnetlainetes, nagu valgus. Nagu heli puhul, ei sõltu valguse kiirus selle vaatlejast, ainult keskkonnast, milles see levib. Seetõttu:
kui on ühtlustamine elektromagnetlainete allika ja vaatleja vahel märkab viimane vaadeldavate sageduste kasvu ja lainepikkuse vähenemist;
kui on eemaldus elektromagnetlainete allika ja vaatleja vahel märkab vaatleja vaadeldud sageduste vähenemist ja lainepikkuse suurenemist.
Vaadake ka:Valguse värvus ja sagedus
O See on tehtudDopplerannabvalgus on Eestis laialdaselt täheldatud nähtus Astronoomia. Tärnide eraldatav nähtav valgus jaotub kitsas sagedusalas, mida nimetatakse nähtav spekter. Kui näeme kaugete galaktikate tähtede kiiratavat valgust, täheldame sageli valguse sageduse suurenemist, mida astronoomid nimetavad sinine nihe, kuna nähtav valgus kipub lähenema sinise värvi sagedusele. Juhtudel, kui tähed eemalduvad Maast, nimetatakse nähtust punane nihe.
Kui täht läheneb vaatajale suurel kiirusel, näib selle heledus sinakaks muutuvat; eemaldudes muutub selle kuma punakaks.
Doppleri efekt liiklusradarile
Doppleri efekti üks rakendusi on fooris radarites, mida kasutatakse mootorsõidukite kiiruse mõõtmiseks. Need radarid kiirgavad valgusvihku, mille sagedus jääb infrapuna vahemikku. Seejärel mõõdetakse aeg, mis kulub kiire tagasitulekuks allika juurde. kuidas valguse kiirus on pidev, on võimalik mõõta kiirust, millega sekundaarne valgustpeegeldav allikas (sõiduk) liigub igal hetkel, isegi suurte vahemaade tagant.
Infrapunaradareid kasutatakse sõidukite hetkekiiruse mõõtmiseks.
Vaataka: Universumi laienemine
Doppleri efekti kokkuvõte
Doppleri efekt ilmub alati, kui seda on lähenemine või lahkumine mehaaniliste või elektromagnetlainete allika ja vaatleja vahel.
Lähenduse korral on vaadeldav sagedus suurem kui allika kiiratav sagedus.
Distantseerumise korral on vaadeldav sagedus madalam kui allika kiiratav sagedus.
Doppleri efekt - harjutused
Ülekäiguraja serval seisev mees jälgib kiirust 20 m / s lähenevat kiirabi. Arvestades, et kiirabi kiirgab helisid, mille sagedus on võrdne 2500 Hz, määrake, millist sagedust mees kuuleb.
Vastu võtma:
vHELI = 340 m / s
Resolutsioon
Harjutuse järgi läheneb kiirabi puhanud mehele. Seetõttu kasutame nii nimetaja kui ka lugejana ainult Doppleri efekti valemi tippmärke. Vaata:
Selles harjutuses, nagu vaatleja kiirus on null, kasutame v0 = 0. Seega, asendades muud muutujad, peame:
Seetõttu kuuleb vaatleja kiirabi lähenemise ajal kõrgemat heli sagedusega, mis on lähedal 2656 Hz.
Vaataka: Veel harjutusi Doppleri efekti kohta
Minu poolt. Rafael Helerbrock
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm
