Doppler effect คือ a is ปรากฏการณ์ ขี้เหล่ โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงของ ความยาวในคลื่น หรือจาก ความถี่ ของคลื่นที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดซึ่งเคลื่อนที่สัมพันธ์กับผู้สังเกต
Doppler Effect คืออะไร?
มันถูกสร้างขึ้นDoppler เป็นปรากฏการณ์คลื่นทางกายภาพที่เกิดขึ้นเมื่อมี ค่าประมาณ หรือ การกำจัดญาติ ระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นและผู้สังเกต ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเพราะว่า ความเร็วในการขยายพันธุ์ในหนึ่งคลื่นไม่ว่ามันจะเป็นอะไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับวิธีการที่คลื่นนี้แพร่กระจายเท่านั้น ดังนั้นแม้ว่าแหล่งที่มาของคลื่นหรือผู้สังเกตจะเคลื่อนที่ ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นจะไม่เปลี่ยนแปลง อย่างไรก็ตาม จะมีความแตกต่างของความยาวคลื่นและความถี่ของคลื่นที่ผู้สังเกตจับได้
เธ ความเร็วในการขยายพันธุ์ ของคลื่นใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นคลื่นกล (เสียง) หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) มันยังคงรักษาความสัมพันธ์ตามสัดส่วนกับความยาวคลื่นและความถี่การสั่นของมัน ดู:
วี – ความเร็วการแพร่กระจายคลื่น (m/s)
λ – ความยาวคลื่น (ม.)
ฉ – ความถี่การสั่น (Hz หรือ s-1)
ลองนึกภาพสถานการณ์ต่อไปนี้: รถพยาบาลที่มีไซเรนขับไปตามถนน ย้ายออกไป ของผู้สังเกตการณ์และ ใกล้เข้ามาแล้ว จากผู้สังเกตการณ์รายอื่น ดูภาพด้านล่าง:
ความเร็วการแพร่กระจายของคลื่นเสียงเป็นอย่างไร มันขึ้นอยู่กับเท่านั้นของค่อนข้าง (ในกรณีนี้คืออากาศ) ความเร็วญาติ ระหว่างคลื่นเสียงและผู้สังเกตการณ์ทั้งสอง จะเหมือนกันทั้งในเรื่องที่เกี่ยวกับผู้สังเกตใคร observe ผลักออกไป สัมพันธ์กับผู้สังเกตมากน้อยเพียงใด เข้าใกล้ ของที่มาของคลื่น ด้วยวิธีนี้ เพื่อความรวดเร็วคงอยู่ ค่าคงที่ สำหรับผู้สังเกตทั้งสองเกิดขึ้น both การเปลี่ยนแปลง ที่ ความยาวในคลื่น (ช่องว่างที่จำเป็นสำหรับคลื่นเพื่อให้เกิดการสั่น) และใน ความถี่. ขนาดเหล่านี้เป็นอย่างไร ผกผันสัดส่วน, อาจกล่าวได้ว่า:
ผู้สังเกตการณ์ที่เห็นรถพยาบาล ย้ายออกไป จะได้ยินเสียงกับ ใหญ่กว่าความยาวในคลื่น และ เล็กกว่าความถี่, ดังนั้น มากกว่า จริงจัง;
ผู้สังเกตการณ์ที่เห็นรถพยาบาล ใกล้เข้ามาแล้ว จะได้ยินเสียงของ ใหญ่กว่าความถี่ และ เล็กกว่าความยาวในคลื่น, ดังนั้น มากกว่า เฉียบพลัน
ดูด้วย: คลื่นเสียง
ภาพด้านบนแสดงที่มาของคลื่นเสียงที่กำลังเคลื่อนที่และการเสียรูปที่เกิดจากหน้าคลื่นเสียงที่ปล่อยออกมา
ใครเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์ดอปเปลอร์?
นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียอธิบายปรากฏการณ์ดอปเปลอร์อย่างเต็มที่ JohannคริสเตียนDoppler, ในปี พ.ศ. 2385. หลักฐานการทดลองของผลกระทบนี้ถูกสร้างขึ้นในอีกสามปีต่อมาโดย Buys Ballot ด้วยเหตุนี้ บัตรลงคะแนนจึงได้ทำการทดลองที่น่าสนใจ โดยที่วงดนตรีได้ปล่อยโน้ตดนตรีหลายตัวบนหัวรถจักรที่กำลังเคลื่อนที่ ในขณะเดียวกัน ผู้สังเกตการณ์กลุ่มหนึ่งก็บันทึกบันทึกที่ได้ยินตามที่ หลากหลายความแตกต่างความเร็ว เข้าใกล้และออกจากรถไฟ
สูตรเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์
สูตรทั่วไปที่ใช้ในการคำนวณการเปลี่ยนแปลงความถี่ในเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์แสดงไว้ด้านล่าง:
ฉ – ความถี่ที่สังเกตได้ (Hz)
ฉ0 – ความถี่ที่ปล่อยออกมา (Hz)
วี – ความเร็วคลื่นตรงกลาง (m/s)
วี0 – ความเร็วของผู้สังเกต (m/s)
วีF– ความเร็วของแหล่งกำเนิดคลื่นเปล่งแสง (m/s)
เพื่อที่จะใช้สูตรที่แสดงข้างต้น จำเป็นต้องรู้ว่ามีช่องว่างระหว่าง แหล่งกำเนิดคลื่น มันเป็น ผู้สังเกตการณ์. สำหรับสิ่งนี้:
เราใช้ ป้ายจากด้านบน ทั้งในตัวเศษ (+) และในตัวส่วน (-) ถ้ามี ค่าประมาณ ระหว่างแหล่งกำเนิดและผู้สังเกตการณ์
เราใช้ สัญญาณต่ำ ทั้งในตัวเศษ (-) และในตัวเศษ (+) ถ้ามี การกำจัด ระหว่างต้นทางและผู้สังเกต
Doppler effect ในยา
เอฟเฟกต์ Doppler ใช้ในทางการแพทย์ในการทดสอบภาพหลายอย่าง เช่น การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ ในการสอบครั้งนี้ จะศึกษาคุณสมบัติทางกายวิภาคของหัวใจเพื่อค้นหาความผิดปกติในการทำงานของหัวใจ ด้วยเหตุนี้จึงใช้แหล่งกำเนิดแสงอัลตราโซนิก (เสียงที่มีความถี่มากกว่า 20,000 Hz) เสียงเหล่านี้จะถูกดูดกลืน หักเห และสะท้อนโดยเนื้อเยื่อต่างๆ และการไหลเวียนของเลือด ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นสะท้อนรองในการเคลื่อนที่ ด้วยวิธีนี้ เป็นไปได้ที่จะทำแผนที่การสูบฉีดเลือด สังเกตการไหลย้อนของเลือด ฯลฯ
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
ในการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง Doppler คลื่นเสียงที่สะท้อนจากเลือดขณะที่เคลื่อนออกจากหรือใกล้แหล่งกำเนิดอัลตราซาวนด์จะถูกจับ
ดูยัง: การวินิจฉัยโดย Doppler Effect
เอฟเฟกต์แสงดอปเปลอร์
เอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ยังเห็นได้ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสง เช่นเดียวกับในกรณีของเสียง ความเร็วของแสงไม่ได้ขึ้นอยู่กับผู้สังเกต แต่ขึ้นอยู่กับตัวกลางที่มันแพร่กระจาย ดังนั้น:
เมื่อมี ค่าประมาณ ระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและผู้สังเกต ระยะหลังจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของความถี่ที่สังเกตได้และความยาวคลื่นลดลง
เมื่อมี การกำจัด ระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและผู้สังเกตการณ์ ผู้สังเกตจะสังเกตเห็นการลดลงของความถี่ที่สังเกตได้และความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น
ดูด้วย:สีและความถี่ของแสง
อู๋ มันถูกสร้างขึ้นDopplerให้เบา เป็นปรากฏการณ์ที่พบเห็นได้ทั่วไปใน ดาราศาสตร์. แสงที่มองเห็นได้จากดาวกระจายในแถบความถี่แคบที่เรียกว่า สเปกตรัมที่มองเห็นได้. เมื่อเราเห็นแสงที่ดาวเปล่งออกมาจากดาราจักรที่อยู่ห่างไกล เรามักจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของความถี่ของแสง ซึ่งนักดาราศาสตร์เรียกกันว่า บลูกะ, เนื่องจากแสงที่มองเห็นได้มีแนวโน้มที่จะเข้าใกล้ความถี่ของสีน้ำเงิน ในกรณีที่ดาวเคลื่อนตัวออกจากโลก จะเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า แดงกะ.
เมื่อดาวเข้าใกล้ผู้ดูด้วยความเร็วสูง ความสว่างของดาวจะกลายเป็นสีน้ำเงิน เมื่อคุณย้ายออกไป แสงของมันจะเปลี่ยนเป็นสีแดง
Doppler effect ต่อเรดาร์จราจร
แอปพลิเคชั่นหนึ่งของเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์อยู่ในเรดาร์สัญญาณไฟจราจร ใช้สำหรับวัดความเร็วของยานยนต์ เรดาร์เหล่านี้ปล่อยลำแสงที่มีความถี่อยู่ในช่วงอินฟราเรด จากนั้นจะวัดเวลาที่ลำแสงจะกลับสู่แหล่งกำเนิด ความเร็วแสงเป็นอย่างไร ค่าคงที่ เป็นไปได้ที่จะวัดความเร็วที่แหล่งกำเนิดแสงสะท้อนรอง (ยานพาหนะ) เคลื่อนที่ทุกขณะ แม้ในระยะทางไกล
เรดาร์อินฟราเรดใช้เพื่อวัดความเร็วของยานพาหนะในทันที
ดูยัง: การขยายตัวของจักรวาล
สรุปผล Doppler
เอฟเฟกต์ Doppler ปรากฏขึ้นทุกครั้งที่มี เข้าใกล้หรือออกเดินทาง ระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นกลหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับผู้สังเกตการณ์
ในกรณีของการประมาณค่า ความถี่ที่สังเกตพบจะมากกว่าความถี่ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด
ในกรณีของระยะทาง ความถี่ที่สังเกตได้จะต่ำกว่าความถี่ที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด
Doppler Effect - แบบฝึกหัด
ชายคนหนึ่งยืนอยู่ริมทางม้าลายมองดูรถพยาบาลที่กำลังวิ่งเข้ามาด้วยความเร็ว 20 เมตร/วินาที เมื่อพิจารณาว่ารถพยาบาลส่งเสียงที่มีความถี่เท่ากับ 2500 Hz ให้กำหนดความถี่ที่ชายคนนั้นจะได้ยิน
ยอมรับ:
วีเสียง = 340 ม./วินาที
ความละเอียด
ตามแบบฝึกหัด รถพยาบาลกำลังเข้าใกล้ชายผู้พักอยู่ ดังนั้น เราจะใช้เฉพาะเครื่องหมายบนสุดของสูตรเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ ทั้งในตัวส่วนและในตัวเศษ ดู:
ในแบบฝึกหัดนี้ เนื่องจากความเร็วของผู้สังเกตคือ null, เราจะใช้ v0 = 0. ดังนั้น การแทนที่ตัวแปรอื่นๆ เราต้อง:
ดังนั้น ระหว่างที่รถพยาบาลเข้าใกล้ ผู้สังเกตจะได้ยินเสียงแหลมสูงขึ้นด้วยความถี่ใกล้กับ 2656 เฮิร์ตซ์
ดูยัง: แบบฝึกหัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ Doppler
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
