Что такое эффект Доплера?

protection click fraud

Эффект Доплера - это явление волнообразный характеризуется изменением длинавволна или из частота волны, испускаемой источником, движущимся относительно наблюдателя.

Что такое эффект Доплера?

Это сделаноДопплер это физическое волновое явление, которое возникает, когда есть приближение или же удалениеродственник между источником волны и наблюдателем. Это явление происходит потому, что скоростьвраспространениеводинволнаКак бы то ни было, зависит исключительно от способов распространения этой волны. Таким образом, даже если источник волн или наблюдатель движется, скорость распространения волны не изменится. Однако будет изменение длины волны и частоты волны, захваченной наблюдателем.

THE скоростьвраспространение Для любой волны, будь то механическая волна (звук) или электромагнитная волна (свет), она сохраняет пропорциональную зависимость от длины волны и частоты колебаний. Смотреть:

v - скорость распространения волны (м / с)
λ - длина волны (м)
ж - частота колебаний (Гц или с^-1)

Представьте себе следующую ситуацию: скорая помощь с включенной сиреной едет по улице.

instagram story viewer

двигаться от наблюдателя и приближающийся от другого наблюдателя. Посмотрите на изображение ниже:

Как скорость распространения звуковых волн По-разномуТолькоиздовольно (в данном случае воздух), скоростьродственник между звуковыми волнами и обоими наблюдателями будет таким же, как по отношению к наблюдателю, отталкивать сколько по отношению к наблюдателю, который подход источника волн. Таким образом, чтобы скорость оставалась постоянный для обоих наблюдателей происходят изменения на длинавволна (пространство, необходимое для того, чтобы волна совершила колебание) и в ее частота. как эти величины обратнопропорциональный, можно сказать, что:

Наблюдатель, который видит скорую помощь двигаться от услышит звук с большедлинавволна а также меньшечастота, следовательно, больше серьезный;
Наблюдатель, который видит скорую помощь приближающийся услышит звук большечастота а также меньшедлинавволна, следовательно, больше острый.

Смотрите также: Звуковые волны

На изображении выше показан движущийся источник звуковых волн и деформация излучаемых звуковых волновых фронтов.

Кто открыл эффект Доплера?

Эффект Доплера полностью описал австрийский физик. ИоганнХристианинДопплер, в 1842 г. Экспериментальное доказательство этого эффекта было сделано тремя годами позже Buys Ballot. Для этого Баллот провел любопытный эксперимент, в котором оркестр издавал несколько музыкальных нот поверх движущегося локомотива. Между тем, группа наблюдателей записала звуки, услышанные в соответствии с много разныхскорости подход и выход из поезда.

Формула эффекта Доплера

Общая формула, используемая для расчета изменения частоты эффекта Доплера, показана ниже:

f ' - наблюдаемая частота (Гц)
ж₀ - частота излучения (Гц)
v - скорость волны в середине (м / с)
v₀ - скорость наблюдателя (м / с)
v_F- скорость источника излучающей волны (м / с)

Чтобы использовать приведенную выше формулу, необходимо знать, есть ли зазор между источник волны это наблюдатель. За это:

Мы используем знак сверху как в числителе (+), так и в знаменателе (-), если есть приближение между источником и наблюдателем;
Мы используем низкий сигнал как в числителе (-), так и в числителе (+), если есть удаление между источником и наблюдателем.

Эффект Доплера в медицине

Эффект Доплера используется в медицине в нескольких тестах визуализации, таких как эхокардиография. На этом экзамене изучаются анатомические свойства сердца в поисках отклонений в его функционировании. Для этого используется источник ультразвукового излучения (звуки с частотой выше 20 000 Гц). Эти звуки поглощаются, преломляются и отражаются различными тканями и кровотоком, которые действуют как вторичный источник отраженных волн при движении. Таким образом можно составить карту перекачивания крови, наблюдать рефлюкс крови и т. Д.

При допплеровской эхокардиографии улавливаются звуковые волны, отраженные кровью, когда она удаляется от источника ультразвука или рядом с ним.

Посмотритетакже: Диагностика по эффекту Доплера

Световой эффект Доплера

Эффект Доплера также наблюдается в электромагнитных волнах, таких как свет. Как и в случае со звуком, скорость света не зависит от наблюдателя, а зависит только от среды, в которой он распространяется. Следовательно:

когда есть приближение между источником электромагнитных волн и наблюдателем, последний заметит увеличение наблюдаемых частот и уменьшение длины волны;
когда есть удаление между источником электромагнитных волн и наблюдателем наблюдатель заметит уменьшение наблюдаемых частот и увеличение длины волны.

Смотрите также:Цвет и частота света

О Это сделаноДопплердаетсвет это явление широко наблюдается в Астрономия. Видимый свет, излучаемый звездами, распределяется в узкой полосе частот, называемой видимый спектр. Когда мы видим свет, излучаемый звездами в далеких галактиках, мы часто наблюдаем увеличение световой частоты, которое астрономы называют синий сдвиг, поскольку видимый свет имеет тенденцию приближаться к частоте синего цвета. В случаях, когда звезды удаляются от Земли, явление называется красное смещение.

Когда звезда приближается к зрителю на высокой скорости, ее яркость становится голубоватой; когда вы уходите, его свечение становится красноватым.

Эффект Доплера на транспортном радаре

Одно из применений эффекта Доплера - радары светофора, используемые для измерения скорости автомобильных транспортных средств. Эти радары излучают луч света, частота которого находится в инфракрасном диапазоне. Затем измеряется время, необходимое для возврата луча к источнику. какова скорость света постоянный, можно измерить скорость, с которой вторичный светоотражающий источник (транспортное средство) движется в каждый момент времени, даже на больших расстояниях.

Инфракрасные радары используются для измерения мгновенной скорости транспортных средств.

Посмотритетакже: Расширение Вселенной

Резюме эффекта Доплера

Эффект Доплера появляется всякий раз, когда есть подход или отъезд между источником механических или электромагнитных волн и наблюдателем.
В случае приближения наблюдаемая частота больше, чем частота, излучаемая источником.
В случае расстояния наблюдаемая частота ниже, чем частота, излучаемая источником.

Эффект Доплера - упражнения

Мужчина, стоящий на краю пешеходного перехода, наблюдает за приближающейся машиной скорой помощи со скоростью 20 м / с. Учитывая, что скорая помощь издает звуки с частотой, равной 2500 Гц, определите, какую частоту будет слышать мужчина.

Усыновить:

v_ЗВУК = 340 м / с

разрешение

Согласно упражнениям, скорая помощь приближается к мужчине, находящемуся в состоянии покоя. Поэтому мы будем использовать только верхние знаки формулы эффекта Доплера как в знаменателе, так и в числителе. Смотреть: