Doplerio efektas yra a reiškinys nepaklusnus būdingas pasikeitimas ilgioįbanga arba iš dažnis bangos, kurią skleidžia šaltinis, judanti stebėtojo atžvilgiu.
Kas yra Doplerio efektas?
Jis pagamintasDopleriu tai yra fizinių bangų reiškinys, kuris atsiranda, kai yra derinimas arba pašalinimasgiminaitis tarp bangų šaltinio ir stebėtojo. Šis reiškinys įvyksta todėl, kad greitisįsklidimasįvienasbangakad ir kokia ji bebūtų, priklauso tik nuo šios bangos sklidimo priemonių. Taigi, net jei bangų šaltinis ar stebėtojas juda, bangos sklidimo greitis nesikeis. Tačiau stebėtojo užfiksuotos bangos ilgis ir dažnis gali skirtis.
greitisįsklidimas bet kurios bangos, ar tai būtų mechaninė banga (garsas), ar elektromagnetinė banga (šviesa), ji palaiko proporcingą santykį su savo bangos ilgiu ir svyravimo dažniu. Žiūrėti:
v - bangos sklidimo greitis (m / s)
λ - bangos ilgis (m)
f - virpesių dažnis (Hz arba s-1)
Įsivaizduokite tokią situaciją: greitoji pagalba su įjungta sirena keliauja gatve tolstant stebėtojo ir artėja iš kito stebėtojo. Pažvelkite į žemiau esantį vaizdą:
Kaip sklinda garso bangų greitis Priklausotikapiegana (šiuo atveju oras), greitisgiminaitis tarp garso bangų ir abiejų stebėtojų bus tas pats, tiek stebėtojo atžvilgiu, kuris atstumti kiek stebėtojo atžvilgiu kas metodas bangų šaltinio. Tokiu būdu, kad greitis išliktų pastovus abiem stebėtojams pokyčiai prie ilgioįbanga (vietos, reikalingos bangai užbaigti svyravimą) ir joje dažnis. kaip yra šie dydžiai atvirkščiaiproporcingas, galima sakyti, kad:
Stebėtojas, matantis greitąją pagalbą tolstant išgirs garsą su didesnisilgioįbanga ir mažesnisdažnis, todėl daugiau rimtas;
Stebėtojas, matantis greitąją pagalbą artėja išgirs garsą didesnisdažnis ir mažesnisilgioįbanga, todėl daugiau ūmus.
Taip pat žiūrėkite: Garso bangos
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodytas judančių garso bangų šaltinis ir deformacija, kurią patiria skleidžiami garso bangų frontai.
Kas atrado Doplerio efektą?
Doplerio efektą visiškai aprašė austrų fizikas JohannasKrikščionisDopleriu, 1842 m. Po trejų metų eksperimentiškai įrodė šį efektą „Buys Ballot“. Tam Ballot atliko įdomų eksperimentą, kurio metu grupė ant judančio lokomotyvo išleido keletą muzikinių natų. Tuo tarpu stebėtojų grupė įrašė pagal daug skirtingųgreičiu privažiavimas ir išvykimas iš traukinio.
Doplerio efekto formulė
Toliau pateikiama bendroji formulė, naudojama apskaičiuojant Doplerio efekto dažnio pokytį:
f ' - stebimas dažnis (Hz)
f0 - spinduliuojamas dažnis (Hz)
v - bangos greitis viduryje (m / s)
v0 - stebėtojo greitis (m / s)
vF- spinduliuojančios bangos šaltinio greitis (m / s)
Norint naudoti aukščiau pateiktą formulę, reikia žinoti, ar tarp tarpo yra bangos šaltinis tai stebėtojas. Tam:
Mes naudojame ženklą iš viršaus tiek skaitiklyje (+), tiek vardiklyje (-), jei yra derinimas tarp šaltinio ir stebėtojo;
Mes naudojame žemas signalas tiek skaitiklyje (-), tiek skaitiklyje (+), jei yra pašalinimas tarp šaltinio ir stebėtojo.
Doplerio poveikis medicinoje
Doplerio efektas medicinoje naudojamas atliekant kelis vaizdo tyrimus, pavyzdžiui, atliekant echokardiografiją. Šio egzamino metu tiriamos širdies anatominės savybės, ieškant jos veikimo anomalijų. Tam naudojamas ultragarso spinduliavimo šaltinis (garsai, kurių dažnis didesnis nei 20 000 Hz). Šiuos garsus sugeria, laužo ir atspindi skirtingi audiniai ir kraujotaka, kurie elgiasi kaip antrinis atspindėtų judėjimo bangų šaltinis. Tokiu būdu galima suskaičiuoti kraujo pumpavimą, stebėti kraujo refliuksą ir kt.
Atliekant Doplerio echokardiografiją, užfiksuojamos garso bangos, kurias atspindi kraujas tolstant nuo ultragarso šaltinio ar šalia jo.
Pažiūrėktaip pat: Doplerio efekto diagnostika
Šviesos doplerio efektas
Doplerio efektas taip pat pastebimas tokiose elektromagnetinėse bangose kaip šviesa. Kaip ir garso atveju, šviesos greitis nepriklauso nuo jo stebėtojo, tik nuo terpės, kurioje sklinda. Todėl:
kai yra derinimas tarp elektromagnetinių bangų šaltinio ir stebėtojo pastebės pastebimų dažnių padidėjimą ir bangos ilgio sumažėjimą;
kai yra pašalinimas tarp elektromagnetinių bangų šaltinio ir stebėtojo pastebės pastebimų dažnių sumažėjimą ir bangos ilgio padidėjimą.
Taip pat žiūrėkite:Šviesos spalva ir dažnis
O Jis pagamintasDopleriuduodalengvas yra plačiai pastebimas reiškinys Astronomija. Matoma žvaigždžių skleidžiama šviesa pasiskirsto siauroje dažnių juostoje, vadinamoje matomas spektras. Kai matome žvaigždžių skleidžiamą šviesą tolimose galaktikose, dažnai stebime šviesos dažnio padidėjimą, kurį astronomai vadina mėlyna pamaina, nes matoma šviesa linkusi artėti prie mėlynos spalvos dažnio. Tais atvejais, kai žvaigždės nutolsta nuo Žemės, reiškinys vadinamas raudona pamaina.
Kai žvaigždė artėja prie žiūrovo dideliu greičiu, atrodo, kad jos ryškumas tampa melsvas; tolstant jo švytėjimas tampa rausvas.
Doplerio efektas eismo radarams
Viena iš Doplerio efekto taikymo būdų yra šviesoforų radarai, naudojami automobilių transporto priemonių greičiui matuoti. Šie radarai skleidžia šviesos spindulį, kurio dažnis yra infraraudonųjų spindulių diapazone. Tada išmatuojamas laikas, reikalingas spinduliui grįžti į šaltinį. koks yra šviesos greitis pastovus, net dideliais atstumais galima išmatuoti greitį, kuriuo kiekvieną akimirką juda antrinis šviesą atspindintis šaltinis (transporto priemonė).
Infraraudonieji radarai naudojami momentiniam transporto priemonių greičiui matuoti.
Pažiūrėktaip pat: Visatos plėtimasis
Doplerio efekto santrauka
Doplerio efektas atsiranda, kai tik yra artėjimas ar išvykimas tarp mechaninių ar elektromagnetinių bangų šaltinio ir stebėtojo.
Apytikslės vertės atveju pastebėtas dažnis yra didesnis už šaltinio skleidžiamą dažnį.
Atstumo atveju stebimas dažnis yra mažesnis už šaltinio skleidžiamą dažnį.
Doplerio efektas - pratimai
Ant perėjos krašto stovintis vyras stebi greitąją, artėjančią 20 m / s greičiu. Atsižvelgdami į tai, kad greitoji pagalba skleidžia garsus, kurių dažnis lygus 2500 Hz, nustatykite, kokį dažnį vyras girdės.
Priimti:
vGARSAS = 340 m / s
Rezoliucija
Pagal pratybas greitoji pagalba artėja prie poilsio esančio vyro. Todėl naudosime tik viršutinius Doplerio efekto formulės ženklus tiek vardiklyje, tiek skaitiklyje. Žiūrėti:
Šiame pratime stebėtojo greitis yra toks niekinis, naudosime v0 = 0. Taigi, pakeisdami kitus kintamuosius, turime:
Todėl artėjant greitosios pagalbos automobiliui stebėtojas išgirs aukštesnį garsą, kurio dažnis artimas 2656 Hz.
Pažiūrėktaip pat: Daugiau pratimų apie Doplerio efektą
Mano. Rafaelis Helerbrockas
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm