Dopplereffekt er en fenomen undulatory preget av endring av lengdeibølge eller fra Frekvens av en bølge som sendes ut av en kilde som beveger seg i forhold til en observatør.
Hva er Doppler-effekten?
Den er lagetDoppler er et fysisk bølgefenomen som oppstår når det er tilnærming eller fjerningslektning mellom en bølgekilde og en observatør. Dette fenomenet skjer fordi hastighetiforplantningienbølgehva det måtte være, avhenger utelukkende av hvordan denne bølgen forplantes. Dermed, selv om kilden til bølgene eller observatøren beveger seg, vil ikke bølgens forplantningshastighet endres. Imidlertid vil det være en variasjon i bølgelengden og frekvensen til bølgen fanget av observatøren.
DE hastighetiforplantning av en hvilken som helst bølge, det være seg en mekanisk bølge (lyd) eller en elektromagnetisk bølge (lys), holder den et proporsjonalt forhold til bølgelengden og med sin svingningsfrekvens. Se:
v - bølgeforplantningshastighet (m / s)
λ - bølgelengde (m)
f - svingningsfrekvens (Hz eller s-1)
Tenk deg følgende situasjon: en ambulanse med sirenen på går nedover en gate flytte vekk av en observatør og nærmer seg fra en annen observatør. Se på bildet nedenfor:
Hvordan forplantningshastigheten til lydbølger Det kommer an påkunavganske (i dette tilfellet luften), den hastighetslektning mellom lydbølgene og begge observatørene vil være det samme, både i forhold til observatøren som Dytte vekk hvor mye i forhold til observatøren som nærme seg av kilden til bølgene. På denne måten for at farten skal forbli konstant for begge observatører, forekomme Endringer på lengdeibølge (plass som kreves for at bølgen skal fullføre en svingning) og i dens Frekvens. hvordan disse størrelsene er omvendtproporsjonal, det kan sies at:
Observatøren som ser ambulansen flytte vekk vil høre en lyd med størrelengdeibølge og mindreFrekvens, derfor mer seriøs;
Observatøren som ser ambulansen nærmer seg vil høre en lyd av størreFrekvens og mindrelengdeibølge, derfor mer akutt.
Se også: Lydbølger
Bildet over viser en kilde til lydbølger som beveger seg og deformasjonen som utsettes for lydbølgefronter.
Hvem oppdaget dopplereffekten?
Doppler-effekten ble fullstendig beskrevet av den østerrikske fysikeren JohannKristenDoppler, i 1842. Eksperimentelt bevis på denne effekten ble laget tre år senere av Buys Ballot. For dette gjennomførte Ballot et nysgjerrig eksperiment der et band sendte ut flere musikalske notater på toppen av et bevegelig lokomotiv. I mellomtiden registrerte et sett observatører notatene som ble hørt i henhold til mange forskjelligehastigheter innflyging og avgang fra toget.
Doppler-effektformel
Den generelle formelen som brukes til å beregne frekvensendringen i Doppler-effekten er vist nedenfor:
f ' - observert frekvens (Hz)
f0 - utsendt frekvens (Hz)
v - bølgehastighet i midten (m / s)
v0 - observatørhastighet (m / s)
vF- hastigheten til den utstrålende bølgekilden (m / s)
For å bruke formelen vist ovenfor, er det nødvendig å vite om det er et gap mellom bølgekilde det er observatør. For dette:
Vi bruker skilt ovenfra både i telleren (+) og i nevneren (-) hvis noen tilnærming mellom kilden og observatøren;
Vi bruker lavt signal både i telleren (-) og telleren (+) hvis noen fjerning mellom kilden og observatøren.
Dopplereffekt i medisin
Doppler-effekten brukes i medisin i flere bildebehandlingstester, for eksempel ekkokardiografi. I denne eksamenen studeres de anatomiske egenskapene til hjertet på jakt etter abnormiteter i funksjonen. For dette brukes en ultralydemitterende kilde (lyder med en frekvens høyere enn 20 000 Hz). Disse lydene absorberes, brytes og reflekteres av forskjellige vev og blodstrøm, som oppfører seg som en sekundær kilde til reflekterte bølger i bevegelse. På denne måten er det mulig å kartlegge blodpumpen, observere tilbakeløp, etc.
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
På Doppler-ekkokardiografi fanges lydbølger reflektert av blodet når det beveger seg bort fra eller nær ultralydkilden.
Seogså: Diagnostics by Doppler Effect
Lett dopplereffekt
Doppler-effekten sees også i elektromagnetiske bølger som lys. Som i tilfelle lyd, avhenger ikke lyshastigheten av observatøren, bare av mediet det forplantes i. Derfor:
når det er tilnærming mellom kilden til elektromagnetiske bølger og en observatør, vil sistnevnte merke en økning i observerte frekvenser og en reduksjon i bølgelengde;
når det er fjerning mellom kilden til elektromagnetiske bølger og en observatør, vil observatøren merke en reduksjon i observerte frekvenser og en økning i bølgelengde.
Se også:Fargen og frekvensen på lyset
O Den er lagetDopplergirlys er et fenomen som er mye observert i Astronomi. Det synlige lyset som sendes ut av stjerner, distribueres i et smalt frekvensbånd kalt synlig spekter. Når vi ser lyset som sendes ut av stjerner i fjerne galakser, ser vi ofte økninger i lysfrekvens, kalt av astronomer som blå-skift, siden synlig lys har en tendens til å nærme seg frekvensen til den blå fargen. I tilfeller der stjernene beveger seg bort fra jorden, kalles fenomenet rød-skift.
Når en stjerne nærmer seg betrakteren i høy hastighet, ser den ut til å bli blåaktig; når du beveger deg bort, blir gløden rødlig.
Dopplereffekt på trafikkradar
En av applikasjonene til Doppler-effekten er i trafikklysradarer, som brukes til å måle hastigheten på bilbiler. Disse radarene avgir en lysstråle hvis frekvens er i det infrarøde området. Deretter måles tiden det tar for strålen å komme tilbake til kilden. hvordan lysets hastighet er konstant, det er mulig å måle hastigheten som den sekundære lysreflekterende kilden (kjøretøyet) beveger seg i hvert øyeblikk, selv på store avstander.
Infrarøde radarer brukes til å måle kjøretøyens øyeblikkelige hastighet.
Seogså: Universutvidelse
Sammendrag av dopplereffekt
Doppler-effekten vises når det er tilnærming eller avgang mellom en kilde til mekaniske eller elektromagnetiske bølger og en observatør.
I tilfelle tilnærming er den observerte frekvensen større enn frekvensen som sendes ut av kilden.
Når det gjelder avstand, er den observerte frekvensen lavere enn frekvensen som sendes ut av kilden.
Doppler-effekt - øvelser
En mann som står på kanten av et fotgjengerfelt, ser på en ambulanse som nærmer seg med en hastighet på 20 m / s. Med tanke på at ambulansen sender ut lyder med en frekvens lik 2500 Hz, må du bestemme hvilken frekvens som skal høres av mannen.
Adoptere:
vLYD = 340 m / s
Vedtak
I følge øvelsen nærmer ambulansen seg mannen, som er i ro. Vi vil derfor bare bruke topptegnene til Doppler-effektformelen, både i nevneren og i telleren. Se:
I denne øvelsen, slik observatørens hastighet er null, vil vi bruke v0 = 0. Så når vi erstatter de andre variablene, må vi:
Derfor vil observatøren høre en høyere lyd i nærheten av ambulansen i løpet av ambulansen 2656 Hz.
Seogså: Flere øvelser om Doppler-effekten
Av meg. Rafael Helerbrock
