Dopplerjev učinek je a pojav valovito za katero je značilna sprememba dolžinavval ali iz frekvenca vala, ki ga oddaja vir, ki se premika glede na opazovalca.
Kaj je Dopplerjev učinek?
Izdelano jeDoppler je pojav fizičnega vala, ki se pojavi, kadar obstaja približek ali odstranitevsorodnik med valovnim virom in opazovalcem. Ta pojav se zgodi, ker hitrostvrazmnoževanjevenoval, kakršen koli že je, je odvisen izključno od načina, s katerim se širi ta val. Torej, tudi če se izvor valov ali opazovalec premakne, se hitrost širjenja vala ne bo spremenila. Vendar bo prišlo do sprememb v valovni dolžini in frekvenci vala, ki ga zajame opazovalec.
THE hitrostvrazmnoževanje katerega koli vala, naj bo to mehanski val (zvok) ali elektromagnetni val (svetloba), ohranja sorazmerno razmerje s svojo valovno dolžino in s frekvenco nihanja. Pazi:
v - hitrost širjenja valov (m / s)
λ - valovna dolžina (m)
f - frekvenca nihanja (Hz ali s-1)
Predstavljajte si naslednjo situacijo: reševalno vozilo s sireno potuje po ulici odmikanje opazovalca in približuje drugega opazovalca. Oglejte si spodnjo sliko:
Kako hitrost širjenja zvočnih valov Odvisnosamoodčisto (v tem primeru zrak), hitrostsorodnik med zvočnimi valovi in obema opazovalcema bo enako, tako glede na opazovalca, ki odriniti stran koliko v razmerju do opazovalca, ki pristop vira valov. Na ta način ostane hitrost konstanten za oba opazovalca spremembe pri dolžinavval (prostor, potreben, da val dokonča nihanje) in v svojem frekvenca. kakšne so te velikosti obratnosorazmerno, lahko rečemo, da:
Opazovalec, ki vidi reševalno vozilo odmikanje zaslišal zvok z večjidolžinavval in manjšifrekvenca, torej več resno;
Opazovalec, ki vidi reševalno vozilo približuje slišal zvok večjifrekvenca in manjšidolžinavval, torej več akutna.
Glej tudi: Zvočni valovi
Na zgornji sliki je prikazan vir zvočnih valov, ki se premikajo, in deformacije, ki jih povzročajo oddane zvočne valovne fronte.
Kdo je odkril Dopplerjev učinek?
Dopplerjev učinek je v celoti opisal avstrijski fizik JohannChristianDoppler, leta 1842. Eksperimentalni dokaz tega učinka je tri leta kasneje pripravil Buys Ballot. Za to je Ballot izvedel nenavaden eksperiment, v katerem je skupina izdala več glasbenih not na vrhu premikajoče se lokomotive. Medtem je skupina opazovalcev posnela zapiske, slišane v skladu z veliko različnihhitrosti pristop in odhod z vlaka.
Formula Dopplerjevega učinka
Splošna formula, ki se uporablja za izračun frekvenčne spremembe Dopplerjevega učinka, je prikazana spodaj:
f ' - opazovana frekvenca (Hz)
f0 - oddajena frekvenca (Hz)
v - hitrost valovanja v sredini (m / s)
v0 - hitrost opazovalca (m / s)
vF- hitrost vira oddajajočega vala (m / s)
Da bi uporabili zgoraj prikazano formulo, je treba vedeti, ali obstaja vrzel med vir valov to je opazovalec. Za to:
Uporabljamo znak od zgoraj tako v števcu (+) kot v imenovalcu (-), če obstaja približek med virom in opazovalcem;
Uporabljamo šibek signal tako v števcu (-) kot v števcu (+), če obstaja odstranitev med virom in opazovalcem.
Dopplerjev učinek v medicini
Dopplerjev učinek se v medicini uporablja pri več slikovnih testih, na primer pri ehokardiografiji. V tem izpitu se preučujejo anatomske lastnosti srca v iskanju nepravilnosti v njegovem delovanju. Za to se uporablja ultrazvočni vir oddajanja (zvoki s frekvenco večjo od 20 000 Hz). Te zvoke absorbirajo, lomijo in odbijajo različna tkiva in pretok krvi, ki se obnašajo kot sekundarni vir odsevanih valov v gibanju. Na ta način je mogoče preslikati črpanje krvi, opazovati refluks krvi itd.
Na Dopplerjevi ehokardiografiji se zajamejo zvočni valovi, ki jih odbija kri, ko se odmika od ultrazvočnega vira ali v njegovi bližini.
Poglejtudi: Diagnostika po Dopplerjevem učinku
Učinek svetlobnega Dopplerja
Dopplerjev učinek je viden tudi v elektromagnetnih valovih, kot je svetloba. Tako kot pri zvoku tudi hitrost svetlobe ni odvisna od opazovalca, temveč le od medija, v katerem se širi. Zato:
ko je približek med virom elektromagnetnih valov in opazovalcem bo slednji opazil povečanje opazovanih frekvenc in zmanjšanje valovne dolžine;
ko je odstranitev med virom elektromagnetnih valov in opazovalcem bo opazovalec opazil zmanjšanje opaženih frekvenc in povečanje valovne dolžine.
Glej tudi:Barva in frekvenca svetlobe
O Izdelano jeDopplerdajesvetloba je pojav, ki ga pogosto opažamo v Astronomija. Vidna svetloba, ki jo oddajajo zvezde, se porazdeli v ozkem frekvenčnem pasu, imenovanem vidni spekter. Ko vidimo svetlobo, ki jo oddajajo zvezde v oddaljenih galaksijah, pogosto opazimo povečanje svetlobne frekvence, ki jo astronomi imenujejo modri premik, saj se vidna svetloba ponavadi približuje frekvenci modre barve. V primerih, ko se zvezde odmaknejo od Zemlje, se pojav imenuje rdeči premik.
Ko se zvezda z veliko hitrostjo približa gledalcu, se zdi, da njena svetlost postane modrikast; ko se oddaljiš, njegov sij postane rdečkast.
Dopplerjev učinek na prometni radar
Ena od aplikacij Dopplerjevega učinka so radarji na semaforju, ki se uporabljajo za merjenje hitrosti avtomobilskih vozil. Ti radarji oddajajo svetlobni žarek, katerega frekvenca je v infrardečem območju. Nato se izmeri čas, potreben za vrnitev žarka do vira. kako hitrost svetlobe je konstanten, izmeriti je mogoče hitrost, s katero se sekundarni odsevni svetlobni vir (vozilo) premika v vsakem trenutku, tudi na velike razdalje.
Infrardeči radarji se uporabljajo za merjenje trenutne hitrosti vozil.
Poglejtudi: Razširitev vesolja
Povzetek Dopplerjevega učinka
Dopplerjev učinek se pojavi, kadar koli obstaja pristop ali odhod med virom mehanskih ali elektromagnetnih valov in opazovalcem.
V primeru približevanja je opažena frekvenca večja od frekvence, ki jo oddaja vir.
V primeru razdalje je opazovana frekvenca nižja od frekvence, ki jo oddaja vir.
Dopplerjev učinek - vaje
Moški, ki stoji na robu prehoda, opazuje reševalno vozilo, ki se približuje s hitrostjo 20 m / s. Glede na to, da reševalno vozilo oddaja zvoke s frekvenco 2500 Hz, določite, kakšno frekvenco bo moški slišal.
Sprejem:
vZVOK = 340 m / s
Resolucija
V skladu z vajo se reševalec približuje moškemu, ki je v mirovanju. Zato bomo uporabili samo zgornje znake formule Dopplerjevega učinka, tako v imenovalcu kot v števcu. Pazi:
Pri tej vaji, kakršna je hitrost opazovalca nič, uporabili bomo v0 = 0. Torej, če nadomestimo druge spremenljivke, moramo:
Zato bo med približevanjem reševalnega vozila opazovalec zaslišal višji zvok s frekvenco blizu 2656 Hz
Poglejtudi: Več vaj o Dopplerjevem učinku
Jaz, Rafael Helerbrock
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-efeito-doppler.htm