A Doppler-effektus a jelenség hullámzó változása jellemzi hosszban benhullám vagy innen frekvencia egy megfigyelőhöz képest mozgó forrás által kibocsátott hullám.
Mi a Doppler-effektus?
KészültDoppler egy fizikai hullám jelenség, amely akkor fordul elő, amikor van közelítés vagy eltávolításrelatív hullámforrás és megfigyelő között. Ez a jelenség azért következik be, mert a sebességban benszaporításban benegyhullámbármi is legyen az, kizárólag azon a módon függ, hogy ez a hullám továbbterjed-e. Így még akkor is, ha a hullámok forrása vagy a megfigyelő elmozdul, a hullám terjedési sebessége nem változik. A megfigyelő által elfogott hullám hullámhosszában és frekvenciájában azonban eltérés lesz.
A sebességban benszaporítás bármely hullám, legyen az mechanikai hullám (hang) vagy elektromágneses hullám (fény), arányos kapcsolatot tart fenn hullámhosszával és rezgési frekvenciájával. Néz:
v - hullám terjedési sebessége (m / s)
λ - hullámhossz (m)
f - rezgési frekvencia (Hz vagy s-1)
Képzelje el a következő helyzetet: egy mentőautó szirénájával halad az utcán
elköltözni megfigyelő és közeledik egy másik megfigyelőtől. Nézd meg az alábbi képet:
Hogyan terjed a hanghullámok terjedési sebessége Attól függcsaknak,-nekegészen (ebben az esetben a levegő), a sebességrelatív a hanghullámok és mindkét megfigyelő között ugyanaz lesz, mindkettő a megfigyelővel kapcsolatban, aki eltol mennyit a megfigyelőhöz képest ki megközelítés a hullámok forrásának. Ily módon a sebesség megmaradása érdekében állandó mindkét megfigyelő esetében előfordulnak változtatások a hosszban benhullám (a hullámnak az oszcilláció befejezéséhez szükséges hely) és abban frekvencia. hogy ezek a nagyságrendek fordítvaarányos, elmondható, hogy:
A megfigyelő, aki meglátja a mentőket elköltözni hangot fog hallani nagyobbhosszban benhullám és kisebbfrekvencia, ezért többet komoly;
A megfigyelő, aki meglátja a mentőket közeledik hangját hallja nagyobbfrekvencia és kisebbhosszban benhullám, ezért többet akut.
Lásd még: Hang hullámok
A fenti képen látható a mozgó hanghullámok forrása és a kibocsátott hanghullámok által elszenvedett deformáció.
Ki fedezte fel a Doppler-hatást?
A Doppler-hatást az osztrák fizikus teljes körűen leírta JohannkeresztényDoppler, 1842-ben. Ezt a hatást kísérleti bizonyítékkal három évvel később Buys Ballot bizonyította. Ehhez Ballot furcsa kísérletet hajtott végre, amelynek során egy zenekar több zenei hangot adott ki egy mozgó mozdony tetején. Időközben megfigyelők sora rögzítette a sok különbözősebességek megközelítés és indulás a vonatról.
Doppler-effektus képlete
A Doppler-effektus frekvenciaváltozásának kiszámításához használt általános képlet az alábbiakban látható:
f ' - megfigyelt frekvencia (Hz)
f0 - kibocsátott frekvencia (Hz)
v - hullámsebesség középen (m / s)
v0 - megfigyelő sebesség (m / s)
vF- a kibocsátó hullámforrás sebessége (m / s)
A fent bemutatott képlet alkalmazásához tudni kell, van-e rés a hullámforrás ez a megfigyelő. Ezért:
Használjuk a jel felülről mind a számlálóban (+), mind a nevezőben (-), ha van ilyen közelítés a forrás és a megfigyelő között;
Használjuk a alacsony jel mind a számlálóban (-), mind a számlálóban (+), ha van ilyen eltávolítás a forrás és a megfigyelő között.
Doppler-hatás az orvostudományban
A Doppler-hatást az orvostudomány számos képalkotó tesztben alkalmazza, például echokardiográfiában. Ebben a vizsgában a szív anatómiai tulajdonságait tanulmányozzuk annak működésében fellépő rendellenességek után kutatva. Ehhez ultrahangos sugárzó forrást használnak (20 000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú hangok). Ezeket a hangokat elnyelik, megtörik és visszaverik a különféle szövetek és a véráramlás, amelyek a visszavert hullámok másodlagos forrásaként viselkednek a mozgásban. Ily módon lehetőség nyílik a vér pumpálásának feltérképezésére, a vér refluxjának megfigyelésére stb.
A Doppler-echokardiográfián a vér által visszatükrözött hanghullámokat rögzítik, amikor elmozdul az ultrahangforrástól vagy annak közelében.
Nézis: Diagnosztika Doppler Effect segítségével
Fény Doppler-effektus
A Doppler-effektus olyan elektromágneses hullámokban is megfigyelhető, mint a fény. Mint a hang esetében, a fény sebessége sem függ a megfigyelőjétől, csak attól a közegtől, amelyben terjed. Ebből kifolyólag:
amikor van közelítés Az elektromágneses hullámok forrása és egy megfigyelő között ez észleli a megfigyelt frekvenciák növekedését és a hullámhossz csökkenését;
amikor van eltávolítás Az elektromágneses hullámok forrása és egy megfigyelő között a megfigyelő észreveszi a megfigyelt frekvenciák csökkenését és a hullámhossz növekedését.
Lásd még:A fény színe és gyakorisága
O KészültDoppleradfény ban széles körben megfigyelhető jelenség Csillagászat. A csillagok által kibocsátott látható fény az úgynevezett keskeny frekvenciasávban oszlik el látható spektrum. Amikor látjuk a csillagok által kibocsátott fényt egy távoli galaxisban, gyakran megfigyeljük a fény frekvenciájának növekedését, amelyet a csillagászok kék műszak, mivel a látható fény hajlamos megközelíteni a kék szín frekvenciáját. Azokban az esetekben, amikor a csillagok eltávolodnak a Földtől, a jelenséget nevezzük vörös váltás.
Amikor egy csillag nagy sebességgel közeledik a nézőhöz, úgy tűnik, hogy a fényessége kékessé válik; amikor eltávolodik, fénye vörösessé válik.
Doppler-hatás a forgalmi radarra
A Doppler-effektus egyik alkalmazási területe a közlekedési lámpák radarjai, amelyeket a járművek sebességének mérésére használnak. Ezek a radarok fénysugarat bocsátanak ki, amelynek frekvenciája az infravörös tartományban van. Ezután megmérik a sugárnak a forráshoz való visszatéréséhez szükséges időt. milyen a fénysebesség állandó, meg lehet mérni azt a sebességet, amellyel a másodlagos fényvisszaverő forrás (jármű) minden pillanatban mozog, még nagy távolságokra is.
Az infravörös radarokat a járművek pillanatnyi sebességének mérésére használják.
Nézis: Univerzum tágulás
Doppler-effektus összefoglaló
A Doppler-effektus bármikor megjelenik megközelítés vagy távozás mechanikus vagy elektromágneses hullámok forrása és egy megfigyelő között.
Közelítés esetén a megfigyelt frekvencia nagyobb, mint a forrás által kibocsátott frekvencia.
Távolság esetén a megfigyelt frekvencia alacsonyabb, mint a forrás által kibocsátott frekvencia.
Doppler-effektus - gyakorlatok
A kereszteződés szélén álló férfi 20 m / s sebességgel közeledő mentőautót figyel. Figyelembe véve, hogy a mentő 2500 Hz frekvenciájú hangokat bocsát ki, határozza meg, hogy milyen frekvenciát fog hallani a férfi.
Elfogadja:
vHANG = 340 m / s
Felbontás
A gyakorlat szerint a mentő közeleg a pihenő férfihoz. Ezért csak a Doppler-effektus képletének legfelső jeleit fogjuk használni, mind a nevezőben, mind a számlálóban. Néz:
Ebben a gyakorlatban, mivel a megfigyelő sebessége nulla, a v-t fogjuk használni0 = 0. Tehát a többi változó cseréjével:
Ezért a mentő közeledése során a megfigyelő magasabb hangot hall, amelynek frekvenciája közel van a 2656 Hz.
Nézis: További gyakorlatok a Doppler-effektusról
Általam. Rafael Helerbrock
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm