Doppler-effect is een fenomeen golvend gekenmerkt door de verandering van lengteinGolf of van frequentie van een golf uitgezonden door een bron die beweegt ten opzichte van een waarnemer.
Wat is het Doppler-effect?
Het is gemaaktDoppler het is een fysiek golffenomeen dat optreedt wanneer er benadering of verwijderingfamilielid tussen een golfbron en een waarnemer. Dit fenomeen gebeurt omdat de snelheidinvoortplantingineenGolf, wat het ook is, hangt uitsluitend af van de manier waarop deze golf zich voortplant. Dus zelfs als de bron van de golven of de waarnemer beweegt, zal de voortplantingssnelheid van de golf niet veranderen. Er zal echter een variatie zijn in de golflengte en frequentie van de golf die door de waarnemer wordt opgevangen.
DE snelheidinvoortplanting van elke golf, of het nu een mechanische golf (geluid) of een elektromagnetische golf (licht) is, het houdt een evenredig verband met zijn golflengte en met zijn oscillatiefrequentie. Kijk maar:
v – golfvoortplantingssnelheid (m/s)
λ – golflengte (m)
f – oscillatiefrequentie (Hz of s-1)
Stelt u zich de volgende situatie eens voor: een ambulance rijdt met sirene aan door een straat verhuizen van een waarnemer en naderen van een andere waarnemer. Kijk naar de afbeelding hieronder:
Hoe de voortplantingssnelheid van geluidsgolven Het hangt er van afenkel en alleenvanheel (in dit geval de lucht), de snelheidfamilielid tussen de geluidsgolven en beide waarnemers zal hetzelfde zijn, zowel in relatie tot de waarnemer die wegduwen hoeveel in relatie tot de waarnemer die nadering van de bron van de golven. Op deze manier blijft de snelheid behouden constante voor beide waarnemers, optreden veranderingen bij de lengteinGolf (ruimte die de golf nodig heeft om een oscillatie te voltooien) en in zijn frequentie. hoe deze grootheden zijn? omgekeerdproportioneel, kan worden gezegd dat:
De waarnemer die de ambulance ziet verhuizen zal een geluid horen met groterlengteinGolf en kleinerfrequentie, daarom, meer echt;
De waarnemer die de ambulance ziet naderen zal een geluid horen van groterfrequentie en kleinerlengteinGolf, daarom, meer acuut.
Zie ook: Geluidsgolven
De afbeelding hierboven toont een bron van bewegende geluidsgolven en de vervorming die wordt geleden door de uitgezonden geluidsgolffronten.
Wie heeft het Doppler-effect ontdekt?
Het Doppler-effect is volledig beschreven door de Oostenrijkse natuurkundige JohannchristelijkDoppler, 1842. Het experimenteel bewijs van dit effect werd drie jaar later gemaakt door Buys Ballot. Hiervoor voerde Ballot een merkwaardig experiment uit waarbij een band verschillende muzieknoten liet horen bovenop een rijdende locomotief. Ondertussen nam een stel waarnemers de notities op die werden gehoord volgens de veel verschillendesnelheden nadering en vertrek van de trein.
Doppler-effectformule
De algemene formule die wordt gebruikt om de frequentieverandering in het Doppler-effect te berekenen, wordt hieronder weergegeven:
v' – waargenomen frequentie (Hz)
f0 – uitgezonden frequentie (Hz)
v – golfsnelheid in het midden (m/s)
v0 – waarnemersnelheid (m/s)
vF– snelheid van de emitterende golfbron (m/s)
Om de bovenstaande formule te gebruiken, is het noodzakelijk om te weten of er een opening is tussen de golfbron: het is de waarnemer. Voor deze:
Wij gebruiken de teken van boven zowel in de teller (+) als in de noemer (-) indien aanwezig benadering tussen de bron en de waarnemer;
Wij gebruiken de laag signaal zowel in de teller (-) als in de teller (+) indien aanwezig verwijdering tussen de bron en de waarnemer.
Doppler-effect in de geneeskunde
Het Doppler-effect wordt in de geneeskunde gebruikt bij verschillende beeldvormende onderzoeken, zoals echocardiografie. In dit onderzoek worden de anatomische eigenschappen van het hart bestudeerd op zoek naar afwijkingen in het functioneren ervan. Hiervoor wordt een ultrasone emitterende bron gebruikt (geluiden met een frequentie hoger dan 20 000 Hz). Deze geluiden worden geabsorbeerd, gebroken en gereflecteerd door verschillende weefsels en bloedstroom, die zich gedragen als een secundaire bron van gereflecteerde golven in beweging. Op deze manier is het mogelijk om het bloedpompen in kaart te brengen, bloedreflux te observeren, enz.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Op Doppler-echocardiografie worden geluidsgolven opgevangen die door het bloed worden weerkaatst terwijl het zich van of nabij de ultrasone bron af beweegt.
Kijkenook: Diagnostiek door Doppler-effect
Licht Doppler-effect
Het Doppler-effect wordt ook gezien in elektromagnetische golven zoals licht. Net als bij geluid hangt de lichtsnelheid niet af van de waarnemer, maar alleen van het medium waarin het zich voortplant. Daarom:
wanneer er is benadering tussen de bron van elektromagnetische golven en een waarnemer, zal de laatste een toename van waargenomen frequenties en een afname van de golflengte opmerken;
wanneer er is verwijdering tussen de bron van elektromagnetische golven en een waarnemer, zal de waarnemer een afname van de waargenomen frequenties en een toename van de golflengte opmerken.
Zie ook:De kleur en frequentie van licht
O Het is gemaaktDopplergeeftlicht is een fenomeen dat veel wordt waargenomen in Astronomie. Het zichtbare licht dat door sterren wordt uitgestraald, wordt verdeeld in een smalle frequentieband genaamd zichtbare spectrum. Als we het licht zien dat wordt uitgestraald door sterren in verre sterrenstelsels, zien we vaak een toename van de lichtfrequentie, door astronomen genoemd als blauwverschuiving, omdat zichtbaar licht de neiging heeft om de frequentie van de blauwe kleur te benaderen. In gevallen waarin de sterren van de aarde weg bewegen, wordt het fenomeen genoemd roodverschuiving.
Wanneer een ster de kijker met hoge snelheid nadert, lijkt zijn helderheid blauwachtig te worden; als je weggaat, wordt de gloed roodachtig.
Doppler-effect op verkeersradar
Een van de toepassingen van het Doppler-effect is in verkeerslichtradars, die worden gebruikt om de snelheid van auto's te meten. Deze radars zenden een lichtstraal uit waarvan de frequentie in het infrarode bereik ligt. Vervolgens wordt de tijd gemeten die de bundel nodig heeft om terug te keren naar de bron. hoe de snelheid van het licht is? constante, het is mogelijk om de snelheid te meten waarmee de secundaire lichtreflecterende bron (voertuig) op elk moment beweegt, zelfs op grote afstand.
Infraroodradars worden gebruikt om de momentane snelheid van voertuigen te meten.
Kijkenook: Uitbreiding van het universum
Samenvatting Doppler-effect Effect
Het Doppler-effect verschijnt wanneer er there nadering of vertrek tussen een bron van mechanische of elektromagnetische golven en een waarnemer.
Bij benadering is de waargenomen frequentie groter dan de door de bron uitgezonden frequentie.
Bij afstand is de waargenomen frequentie lager dan de door de bron uitgezonden frequentie.
Doppler-effect - oefeningen
Een man die op de rand van een zebrapad staat kijkt naar een ambulance die met een snelheid van 20 m/s nadert. Aangezien de ambulance geluiden uitzendt met een frequentie gelijk aan 2500 Hz, moet u bepalen welke frequentie de man zal horen.
Adopteer:
vGELUID = 340 m/s
Resolutie
Volgens de oefening nadert de ambulance de man, die in rust is. We zullen daarom alleen de bovenste tekens van de Doppler-effectformule gebruiken, zowel in de noemer als in de teller. Kijk maar:
In deze oefening is de snelheid van de waarnemer nul, we zullen v. gebruiken0 = 0. Dus, ter vervanging van de andere variabelen, moeten we:
Daarom zal de waarnemer tijdens het naderen van de ambulance een hoger geluid horen in de buurt van de 2656 Hz.
Kijkenook: Meer oefeningen over het Doppler-effect
Door mij Rafael Helerbrock
