אפקט הדופלר הוא תופעה מבטל מאופיין בשינוי של אורךבגַל או מ תדירות של גל שנפלט על ידי מקור שנע יחסית לצופה.
מהו אפקט הדופלר?
זה נעשהדופלר היא תופעת גל פיזי המתרחשת כשיש אוּמדָן אוֹ הֲסָרָהקרוב משפחה בין מקור גל למתבונן. תופעה זו מתרחשת מכיוון שה- מְהִירוּתברְבִיָהבאחדגַלמה שלא יהיה, תלוי אך ורק באמצעים שבהם גל זה מתפשט. לפיכך, גם אם מקור הגלים או הצופה נעים, מהירות התפשטות הגל לא תשתנה. עם זאת, תהיה שונות באורך הגל ובתדירות הגל שנלכד על ידי הצופה.
ה מְהִירוּתברְבִיָה מכל גל שהוא, יהיה זה גל מכני (צליל) או גל אלקטרומגנטי (אור), הוא שומר על יחס פרופורציונאלי עם אורך הגל שלו ועם תדר התנודה שלו. שעון:
v - מהירות התפשטות הגלים (m / s)
λ - אורך גל (מ ')
f - תדירות תנודה (Hz או s-1)
דמיין את המצב הבא: אמבולנס עם צפירתו נוסע ברחוב מתרחק של צופה ו מִתקַרֵב ממשקיף אחר. התבונן בתמונה למטה:
איך מהירות התפשטות גלי הקול זה תלוירקשֶׁלדַי (במקרה זה, האוויר), ה מְהִירוּתקרוב משפחה בין גלי הקול לשני הצופים יהיה אותו דבר, הן ביחס למתבונן ש לדחוף כמה ביחס למתבונן מי גִישָׁה של מקור הגלים. בדרך זו, כדי שהמהירות תישאר
קָבוּעַ עבור שני הצופים, להתרחש שינויים ב אורךבגַל (שטח נדרש לגל להשלמת תנודה) ובו תדירות. איך הגדלים האלה הם בְּיַחַס הָפוּךיַחֲסִי, ניתן לומר ש:המתבונן שרואה את האמבולנס מתרחק ישמע צליל עם גדול יותראורךבגַל ו קטן יותרתדירות, לכן, יותר רְצִינִי;
המתבונן שרואה את האמבולנס מִתקַרֵב ישמע צליל של גדול יותרתדירות ו קטן יותראורךבגַל, לכן, יותר חַד.
ראה גם: גלי קול
התמונה שלמעלה מציגה מקור של גלי קול הנעים ואת העיוות שנגרם מול חזיתות הגל הנפלטות.
מי גילה את אפקט הדופלר?
אפקט הדופלר תואר במלואו על ידי הפיזיקאי האוסטרי יוהןנוצרידופלרבשנת 1842. הוכחה ניסיונית להשפעה זו הושגה שלוש שנים לאחר מכן על ידי Buys Ballot. לשם כך ביצע קלוט ניסוי מוזר בו הלהקה הנפיקה כמה תווים מוסיקליים על גבי קטר נע. בינתיים, קבוצה של משקיפים הקליטה את ההערות שנשמעו לפי הרבה הבדליםמהירויות התקרבות ויציאה מהרכבת.
פורמולת אפקט דופלר
הנוסחה הכללית המשמשת לחישוב שינוי התדרים באפקט הדופלר מוצגת להלן:
f ' - תדירות נצפית (הרץ)
f0 - תדר נפלט (הרץ)
v - מהירות גל באמצע (m / s)
v0 - מהירות צופה (m / s)
vF- מהירות מקור הגל הפולט (m / s)
על מנת להשתמש בנוסחה המוצגת לעיל, יש לדעת אם יש פער בין ה- מקור גל זה ה מַשׁקִיף. לזה:
אנו משתמשים ב- לחתום מלמעלה הן במונה (+) והן במכנה (-) אם יש אוּמדָן בין המקור למתבונן;
אנו משתמשים ב- אות נמוך הן במונה (-) והן במניין (+) אם יש הֲסָרָה בין המקור למתבונן.
אפקט דופלר ברפואה
אפקט הדופלר משמש ברפואה בכמה בדיקות הדמיה, כמו אקו לב. בבחינה זו נחקרים תכונותיו האנטומיות של הלב בחיפוש אחר חריגות בתפקודו. לשם כך נעשה שימוש במקור פולט אולטרסאונד (צלילים בתדר הגבוה מ -20,000 הרץ). צלילים אלה נקלטים, נשברים ומשתקפים על ידי רקמות וזרימת דם שונים, המתנהגים כמקור משני לגלים המשתקפים בתנועה. באופן זה ניתן למפות את שאיבת הדם, להתבונן בזרם הדם וכו '.
באקו-לב של דופלר נלכדים גלי קול המשתקפים על ידי הדם כשהוא מתרחק ממקור האולטראסאונד או סמוך לו.
תראהגַם: אבחון על ידי אפקט דופלר
אפקט דופלר קל
אפקט הדופלר נראה גם בגלים אלקטרומגנטיים כמו אור. כמו במקרה של צליל, מהירות האור אינה תלויה במתבונן בו, אלא רק במדיום בו הוא מתפשט. לָכֵן:
כשיש אוּמדָן בין מקור הגלים האלקטרומגנטיים למתבונן, האחרון יבחין בעלייה בתדרים הנצפים ובירידה באורך הגל;
כשיש הֲסָרָה בין מקור הגלים האלקטרומגנטיים למתבונן, המתבונן יבחין בירידה בתדרים הנצפים ובעלייה באורך הגל.
ראה גם:צבע ותדירות האור
או זה נעשהדופלרנותןאוֹר היא תופעה שנצפית באופן נרחב ב אַסטרוֹנוֹמִיָה. האור הגלוי הנפלט על ידי כוכבים מופץ ברצועת תדרים צרה הנקראת ספקטרום גלוי. כאשר אנו רואים את האור הנפלט על ידי כוכבים בגלקסיות רחוקות, אנו רואים לעיתים קרובות עלייה בתדירות האור, המכונה על ידי אסטרונומים כ משמרת כחולה, מכיוון שאור גלוי נוטה להתקרב לתדירות הצבע הכחול. במקרים בהם הכוכבים מתרחקים מכדור הארץ, קוראים לתופעה משמרת אדומה.
כשכוכב מתקרב אל הצופה במהירות גבוהה, נראה שהבהירות שלו הופכת כחלחלה; כשאתה מתרחק, הזוהר שלו הופך לאדמדם.
השפעת דופלר על מכ"ם התנועה
אחד היישומים של אפקט הדופלר הוא במכ"מים של רמזור המשמשים למדידת מהירות כלי הרכב. מכ"מים אלה פולטים קרן אור שתדירותה היא בתחום האינפרא אדום. ואז נמדד הזמן הדרוש לחזרת הקורה למקור. איך מהירות האור קָבוּעַ, אפשר למדוד את המהירות בה המקור מחזיר האור המשני (הרכב) נע בכל רגע, אפילו במרחקים גדולים.
מכ"מים אינפרא-אדום משמשים למדידת המהירות המיידית של כלי הרכב.
תראהגַם: הרחבת היקום
סיכום אפקטים של דופלר
אפקט הדופלר מופיע בכל פעם שיש גישה או עזיבה בין מקור לגלים מכניים או אלקטרומגנטיים לבין צופה.
במקרה של קירוב, התדירות הנצפית גדולה מהתדר הנפלט על ידי המקור.
במקרה של התרחקות, התדירות הנצפית נמוכה מהתדר הנפלט על ידי המקור.
אפקט דופלר - תרגילים
אדם העומד על קצה מעבר חציה צופה באמבולנס שמתקרב במהירות של 20 מ 'לשנייה. בהתחשב בכך שהאמבולנס משדר צלילים בתדר השווה ל- 2500 הרץ, קבע איזה תדר ישמע האיש.
לְאַמֵץ:
vנשמע = 340 מ 'לשנייה
פתרון הבעיה
על פי התרגיל, האמבולנס מתקרב לגבר שנמצא במנוחה. לכן נשתמש רק בסימנים העליונים של נוסחת אפקט הדופלר, הן במכנה והן במונה. שעון:
בתרגיל זה, כפי שמהירות הצופה היא ריק, נשתמש ב- v0 = 0. לכן, החלפת המשתנים האחרים, עלינו:
לכן, במהלך התקרבות האמבולנס, הצופה ישמע צליל גבוה יותר עם תדר קרוב ל 2656 הרץ.
תראהגַם: תרגילים נוספים בנושא אפקט דופלר
על ידי רפאל הלרברוק
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm
