L'effet Doppler est un phénomène ondulatoire caractérisé par le changement de longueurdansvague ou de la fréquence d'une onde émise par une source qui se déplace par rapport à un observateur.
Qu'est-ce que l'effet Doppler ?
C'est faitDoppler est un phénomène d'onde physique qui se produit lorsqu'il y a approximation ou alors suppressionrelatif entre une source d'ondes et un observateur. Ce phénomène se produit parce que le rapiditédanspropagationdansunevague, quelle qu'elle soit, dépend exclusivement des moyens par lesquels cette onde se propage. Ainsi, même si la source des ondes ou l'observateur se déplace, la vitesse de propagation de l'onde ne changera pas. Cependant, il y aura une variation dans la longueur d'onde et la fréquence de l'onde captée par l'observateur.
LES rapiditédanspropagation de toute onde, que ce soit une onde mécanique (son) ou une onde électromagnétique (lumière), elle garde une relation proportionnelle avec sa longueur d'onde et avec sa fréquence d'oscillation. Regarder:
v – vitesse de propagation des ondes (m/s)
λ – longueur d'onde (m)
F – fréquence d'oscillation (Hz ou s-1)
Imaginez la situation suivante: une ambulance avec sa sirène en marche descend une rue S'en aller d'un observateur et approchant d'un autre observateur. Regardez l'image ci-dessous :
Comment la vitesse de propagation des ondes sonores Ça dépendseuldeassez (dans ce cas, l'air), le rapiditérelatif entre les ondes sonores et les deux observateurs sera pareil, tant par rapport à l'observateur qui repousser combien par rapport à l'observateur qui approcher de la source des vagues. De cette façon, pour que la vitesse reste constant pour les deux observateurs, se produisent changements au longueurdansvague (espace nécessaire à l'onde pour terminer une oscillation) et dans son la fréquence. comment ces grandeurs sont inversementproportionnel, on peut dire que :
L'observateur qui voit l'ambulance S'en aller entendra un son avec plus groslongueurdansvague et plus petitla fréquence, donc plus sérieux;
L'observateur qui voit l'ambulance approchant entendra un son de plus grosla fréquence et plus petitlongueurdansvague, donc plus aigu.
Voir aussi: Les ondes sonores
L'image ci-dessus montre une source d'ondes sonores en mouvement et la déformation subie par les fronts d'ondes sonores émis.
Qui a découvert l'effet Doppler ?
L'effet Doppler a été entièrement décrit par le physicien autrichien JohannChristianDoppler, en 1842. La preuve expérimentale de cet effet a été faite trois ans plus tard par Buys Ballot. Pour cela, Ballot a réalisé une curieuse expérience dans laquelle un groupe a émis plusieurs notes de musique au-dessus d'une locomotive en mouvement. Pendant ce temps, un groupe d'observateurs a enregistré les notes entendues selon le beaucoup de différentsvitesses l'approche et le départ du train.
Formule à effet Doppler
La formule générale utilisée pour calculer le changement de fréquence de l'effet Doppler est présentée ci-dessous :
F' – fréquence observée (Hz)
F0 – fréquence émise (Hz)
v – vitesse des ondes au milieu (m/s)
v0 – vitesse de l'observateur (m/s)
vF– vitesse de la source d'onde émettrice (m/s)
Pour utiliser la formule ci-dessus, il est nécessaire de savoir s'il y a un écart entre les source d'onde C'est le observateur. Pour ça:
Nous utilisons le signe d'en haut à la fois au numérateur (+) et au dénominateur (-) le cas échéant approximation entre la source et l'observateur ;
Nous utilisons le signal faible à la fois au numérateur (-) et au numérateur (+) le cas échéant suppression entre la source et l'observateur.
Effet Doppler en médecine
L'effet Doppler est utilisé en médecine dans plusieurs tests d'imagerie, comme l'échocardiographie. Dans cet examen, les propriétés anatomiques du cœur sont étudiées à la recherche d'anomalies dans son fonctionnement. Pour cela, une source émettrice d'ultrasons est utilisée (sons d'une fréquence supérieure à 20 000 Hz). Ces sons sont absorbés, réfractés et réfléchis par différents tissus et flux sanguins, qui se comportent comme une source secondaire d'ondes réfléchies en mouvement. De cette façon, il est possible de cartographier le pompage sanguin, d'observer le reflux sanguin, etc.
En échocardiographie Doppler, les ondes sonores réfléchies par le sang lorsqu'il s'éloigne ou se rapproche de la source d'ultrasons sont capturées.
Voirégalement: Diagnostic par effet Doppler
Effet Doppler léger
L'effet Doppler est également visible dans les ondes électromagnétiques telles que la lumière. Comme dans le cas du son, la vitesse de la lumière ne dépend pas de son observateur, seulement du milieu dans lequel elle se propage. Par conséquent:
quand il y a approximation entre la source d'ondes électromagnétiques et un observateur, ce dernier remarquera une augmentation des fréquences observées et une diminution de la longueur d'onde ;
quand il y a suppression entre la source d'ondes électromagnétiques et un observateur, l'observateur remarquera une diminution des fréquences observées et une augmentation de la longueur d'onde.
Voir aussi :La couleur et la fréquence de la lumière
O C'est faitDopplerdonnelumière est un phénomène largement observé dans Astronomie. La lumière visible émise par les étoiles est distribuée dans une bande de fréquence étroite appelée spectre visible. Lorsque nous voyons la lumière émise par les étoiles dans les galaxies lointaines, nous observons souvent des augmentations de la fréquence lumineuse, appelées par les astronomes comme décalage vers le bleu, puisque la lumière visible a tendance à se rapprocher de la fréquence de la couleur bleue. Dans les cas où les étoiles s'éloignent de la Terre, le phénomène est appelé décalage vers le rouge.
Lorsqu'une étoile s'approche du spectateur à grande vitesse, sa luminosité semble devenir bleuâtre; lorsque vous vous éloignez, sa lueur devient rougeâtre.
Effet Doppler sur le radar de trafic
L'une des applications de l'effet Doppler est dans les radars de feux de circulation, utilisés pour mesurer la vitesse des véhicules automobiles. Ces radars émettent un faisceau lumineux dont la fréquence se situe dans le domaine infrarouge. Ensuite, le temps nécessaire pour que le faisceau retourne à la source est mesuré. comment est la vitesse de la lumière constant, il est possible de mesurer la vitesse à laquelle la source réfléchissante secondaire (véhicule) se déplace à chaque instant, même à grande distance.
Les radars infrarouges sont utilisés pour mesurer la vitesse instantanée des véhicules.
Voirégalement: Expansion de l'univers
Résumé de l'effet Doppler
L'effet Doppler apparaît chaque fois qu'il y a approche ou départ entre une source d'ondes mécaniques ou électromagnétiques et un observateur.
En cas d'approximation, la fréquence observée est supérieure à la fréquence émise par la source.
Dans le cas de la distance, la fréquence observée est inférieure à la fréquence émise par la source.
Effet Doppler - exercices
Un homme debout au bord d'un passage pour piétons regarde une ambulance approcher à une vitesse de 20 m/s. Considérant que l'ambulance émet des sons avec une fréquence égale à 2500 Hz, déterminez quelle fréquence sera entendue par l'homme.
Adopter:
vSONNER = 340 m/s
Résolution
D'après l'exercice, l'ambulance s'approche de l'homme qui est au repos. Nous n'utiliserons donc que les premiers signes de la formule de l'effet Doppler, tant au dénominateur qu'au numérateur. Regarder:
Dans cet exercice, comme la vitesse de l'observateur est nul, nous utiliserons v0 = 0. Ainsi, en remplaçant les autres variables, nous devons :
Par conséquent, lors de l'approche de l'ambulance, l'observateur entendra un son plus aigu près du 2656 Hz.
Voirégalement: Plus d'exercices sur l'effet Doppler
Par moi Rafael Helerbrock
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm