Dopplereffekt är en fenomen undulerande kännetecknas av förändringen av längdiVinka eller från frekvens av en våg som emitteras av en källa som rör sig relativt en observatör.
Vad är Doppler-effekten?
Det är gjortDoppler är ett fysiskt vågfenomen som uppstår när det finns approximation eller borttagningrelativ mellan en vågkälla och en observatör. Detta fenomen händer eftersom hastighetifortplantningiettVinkavad det än kan vara beror uteslutande på hur denna våg sprids. Således, även om källan till vågorna eller observatören rör sig, kommer inte vågens utbredningshastighet att förändras. Det kommer dock att finnas en variation i våglängden och frekvensen hos den våg som fångas av observatören.
DE hastighetifortplantning av någon våg, vare sig det är en mekanisk våg (ljud) eller en elektromagnetisk våg (ljus), behåller den ett proportionellt förhållande till dess våglängd och med dess svängningsfrekvens. Kolla på:
v - vågutbredningshastighet (m / s)
λ - våglängd (m)
f - svängningsfrekvens (Hz eller s-1)
Föreställ dig följande situation: en ambulans med sin siren på reser nerför en gata flyttar iväg av en observatör och närmar sig från en annan observatör. Titta på bilden nedan:
Hur utbredningshastigheten för ljudvågor Det beror påendastavganska (i detta fall luften), hastighetrelativ mellan ljudvågorna och båda observatörerna kommer att vara densamma, både i förhållande till observatören som skjuta iväg hur mycket i förhållande till observatören vem närma sig av källan till vågorna. På detta sätt för att hastigheten ska förbli konstant för båda observatörerna, förekomma ändringar vid längdiVinka (utrymme som krävs för att vågen ska kunna slutföra en svängning) och i dess frekvens. hur dessa magnituder är omväntproportionell, det kan sägas att:
Observatören som ser ambulansen flyttar iväg hör ett ljud med störrelängdiVinka och mindrefrekvens, därför mer allvarlig;
Observatören som ser ambulansen närmar sig kommer att höra ett ljud av störrefrekvens och mindrelängdiVinka, därför mer akut.
Se också: Ljudvågor
Bilden ovan visar en källa till ljudvågor som rör sig och den deformation som utsöndras av ljudvågorna.
Vem upptäckte dopplereffekten?
Dopplereffekten beskrivs fullständigt av den österrikiska fysikern JohannChristianDoppler1842. Experimentellt bevis på denna effekt gjordes tre år senare av Buys Ballot. För detta genomförde Ballot ett nyfiket experiment där ett band avgav flera musiknoter ovanpå ett rörligt lok. Under tiden spelade en uppsättning observatörer in de anteckningar som hördes enligt många olikahastigheter inflygning och avgång från tåget.
Formel för dopplereffekt
Den allmänna formeln som används för att beräkna frekvensförändringen i Doppler-effekten visas nedan:
f ' - observerad frekvens (Hz)
f0 - emitterad frekvens (Hz)
v - våghastighet i mitten (m / s)
v0 - observatörshastighet (m / s)
vF- hastigheten för den emitterande vågkällan (m / s)
För att använda formeln som visas ovan är det nödvändigt att veta om det finns ett gap mellan vågkälla det är observatör. För detta:
Vi använder underteckna uppifrån både i täljaren (+) och i nämnaren (-) om någon approximation mellan källan och observatören;
Vi använder låg signal både i täljaren (-) och i täljaren (+) om någon borttagning mellan källan och observatören.
Dopplereffekt inom medicin
Doppler-effekten används inom medicin i flera avbildningstester, såsom ekokardiografi. I den här undersökningen studeras de anatomiska egenskaperna hos hjärtat på jakt efter abnormiteter i dess funktion. För detta används en ultraljudssändande källa (ljud med en frekvens större än 20 000 Hz). Dessa ljud absorberas, bryts och reflekteras av olika vävnader och blodflöde, som beter sig som en sekundär källa till reflekterade vågor i rörelse. På detta sätt är det möjligt att kartlägga blodpumpen, observera återflöde etc.
Sluta inte nu... Det finns mer efter reklam;)
På Doppler-ekokardiografi fångas ljudvågor som reflekteras av blodet när det rör sig bort från eller nära ultraljudskällan.
Seockså: Diagnostics by Doppler Effect
Lätt dopplereffekt
Doppler-effekten ses också i elektromagnetiska vågor som ljus. Som i fallet med ljud beror ljusets hastighet inte på dess observatör, bara på mediet i vilket det förökas. Därför:
när det finns approximation mellan källan till elektromagnetiska vågor och en observatör, kommer den senare att märka en ökning av observerade frekvenser och en minskning av våglängden;
när det finns borttagning mellan källan till elektromagnetiska vågor och en observatör, kommer observatören att märka en minskning av observerade frekvenser och en ökning av våglängden.
Se också:Ljusets färg och frekvens
O Det är gjortDopplergerljus är ett fenomen som allmänt observeras i Astronomi. Det synliga ljuset som utsänds av stjärnor fördelas i ett smalt frekvensband som kallas synligt spektrum. När vi ser ljuset som avges av stjärnor i avlägsna galaxer, observerar vi ofta ökningar i ljusfrekvensen, kallad av astronomer som blå-skift, eftersom synligt ljus tenderar att närma sig frekvensen för den blå färgen. I de fall där stjärnorna rör sig bort från jorden kallas fenomenet rödförskjutning.
När en stjärna närmar sig betraktaren i hög hastighet verkar dess ljusstyrka bli blåaktig; när du flyttar bort blir dess glöd rödaktig.
Dopplereffekt på trafikradar
En av tillämpningarna av Doppler-effekten är i trafikljusradar, som används för att mäta hastigheten på fordonsfordon. Dessa radarer avger en ljusstråle vars frekvens ligger inom det infraröda området. Därefter mäts den tid som krävs för att strålen återvänder till källan. hur ljusets hastighet är konstant, Det är möjligt att mäta den hastighet med vilken den sekundära ljusreflekterande källan (fordonet) rör sig i varje ögonblick, även på stora avstånd.
Infraröda radar används för att mäta fordonens momentana hastighet.
Seockså: Universums expansion
Sammanfattning av Doppler-effekten
Doppler-effekten visas när som helst inflygning eller avgång mellan en källa för mekaniska eller elektromagnetiska vågor och en observatör.
Vid approximation är den observerade frekvensen större än frekvensen som emitteras av källan.
Vid distansering är den observerade frekvensen lägre än källans frekvens.
Dopplereffekt - övningar
En man som står på kanten av en övergångsställe tittar på en ambulans närma sig med en hastighet av 20 m / s. Med tanke på att ambulansen avger ljud med en frekvens som är lika med 2500 Hz, bestäm vilken frekvens som hörs av mannen.
Anta:
vLJUD = 340 m / s
Upplösning
Enligt övningen närmar sig ambulansen mannen som är i vila. Vi använder därför endast de översta tecknen på Doppler-effektformeln, både i nämnaren och i täljaren. Kolla på:
I den här övningen, som observatörens hastighet är null, vi använder v0 = 0. Så när vi byter ut de andra variablerna måste vi:
Därför, när ambulansen närmar sig, kommer observatören att höra ett högre ljud med en frekvens nära 2656 Hz.
Seockså: Fler övningar om Doppler-effekten
Av mig Rafael Helerbrock
