Доплер эффект гэдэг нь хүлээн авагчийн тэмдэглэсэн долгионы урт, давтамжийн өөрчлөлт бөгөөд тэдгээрийн эх үүсвэр эсвэл хүлээн авагчийн хөдөлгөөнийг үүсгэдэг. Энэхүү эффект нь үүнийг нээсэн Кристиан Доплерийн хүндэтгэлд зориулж ийм нэрийг авсан. Дараа нь энэ таамаглалыг Голландын эрдэмтэн Кристиан Баллот туршилтын аргаар баталж, төмөр замын задгай вагонд үлээвэр хөгжим тавьж, хамгийн авьяаслаг хөгжимчдийг тавцан дээр цуглуулсан байна. Тавцангийн хажуугаар найрал хөгжимтэй сүйх тэрэг өнгөрөхөд хөгжимчид нот тоглож, сонсогчид сонссон зүйлээ цаасан дээр буулгадаг байв. Хүлээгдэж байсанчлан, Доплерийн хуулинд заасны дагуу дууны давтамжийн мэдрэмж нь шууд хамааралтай байв.
Доплер эффектийн үйлдэл
Энэ үзэгдлийг маш энгийнээр тайлбарлав. Чихэнд хүрч буй дууны долгионы давтамж нь дууны дуут өнгөнд нөлөөлдөг. Дууны эх үүсвэр хүн рүү шилжихэд дараагийн долгион бүр илүү хурдан, хурдан ирдэг. Чих нь долгионыг илүү давтамжтайгаар хүлээн авдаг тул дууг илүү чанга харагдуулдаг. Гэвч дууны эх үүсвэр холдох тусам дараагийн долгион нь бага зэрэг ялгарч, өмнөхөөсөө хожуу чихэнд хүрдэг тул дуу чимээ бага мэдрэгддэг.
Энэ үзэгдэл нь зөвхөн дууны эх үүсвэрийн хөдөлгөөний үед төдийгүй хүний хөдөлгөөний үед ч тохиолддог. Долгион руу "гүйж" байгаа хүн үсээ илүү олон удаа давж, дууг илүү өндөр гэж ойлгож, долгионоос холддог. Тиймээс Доплер эффект нь дууны эх үүсвэр эсвэл түүний хүлээн авагчийн хөдөлгөөнөөс тусад нь хамаардаггүй. Харгалзах дууны мэдрэмж нь бие биентэйгээ харьцангуй хөдөлж байх үед үүсдэг бөгөөд энэ нөлөө нь зөвхөн дууны долгион төдийгүй гэрэл, цацраг идэвхт цацрагийн шинж чанартай байдаг.
Доплер эффектийн хэрэглээ
Доплер эффект хэзээ ч гайхалтай тоглохоо зогсоодоггүй чухал үүрэгшинжлэх ухаан, хүний үйл ажиллагааны янз бүрийн салбарт. Түүний тусламжтайгаар одон орон судлаачид орчлон ертөнц байнга тэлж, одод бие биенээсээ "зугтдаг" болохыг олж мэдсэн. Мөн Доплер эффект нь хөдөлгөөний параметрүүдийг тодорхойлох боломжийг олгодог сансрын хөлөгболон гаригууд. Мөн замын цагдаагийн алба хаагчдын машинд ашигладаг радаруудыг ажиллуулах үндэс суурь болдог. Үүнтэй ижил нөлөөг ашигладаг эмнэлгийн мэргэжилтнүүд, тарилгын үед судсыг артериас ялгахын тулд хэт авианы аппарат ашигладаг.
Өндөр хурдтай явж буй галын машины дуут дохионы дууг машин хажуугаар өнгөрсний дараа огцом буурч байгааг та анзаарсан байх. Таны хажуугаар өндөр хурдтай явж буй машины дохионы давтамж өөрчлөгдсөнийг та анзаарсан байх.
Ажиглагчийн хажуугаар өнгөрөхөд уралдааны машины хөдөлгүүрийн давирхай мөн өөрчлөгддөг. Хэрэв дууны эх үүсвэр ажиглагч руу ойртвол дууны өндөр нь дууны эх үүсвэр амарч байсан үеийнхээс нэмэгддэг. Хэрэв дууны эх үүсвэр ажиглагчаас холдох юм бол дууны өндөр буурдаг. Энэ үзэгдлийг Доплер эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд бүх төрлийн долгионд тохиолддог. Одоо түүний үүссэн шалтгааныг авч үзээд энэ нөлөөгөөр дууны долгионы давтамжийн өөрчлөлтийг тооцоолъё.
Цагаан будаа. 1
Зурагт үзүүлсэн шиг тээврийн хэрэгсэл хөдөлгөөнгүй байх үед бүх чиглэлд тодорхой давтамжийн дуу чимээ гаргадаг галын машиныг бетоны зориулалтаар авч үзье. 1. Одоо галын машин хөдөлж, дуут дохио нь ижил давтамжтайгаар дууны долгионыг үргэлжлүүлэн ялгаруулна. Гэсэн хэдий ч жолоо барьж байх үед дохиоллын дохионоос ялгарах дууны долгион нь машин хөдлөхгүй байснаас илүү ойрхон байх болно. 2. 
будаа. 2
Энэ нь галын машин хөдөлгөөний үеэр өмнө нь ялгарсан долгионыг "гүйцдэг" учраас тохиолддог. Тиймээс замын дагуух ажиглагч үүнийг анзаарах болно илүү их тооНэгж хугацаанд түүний хажуугаар долгионы орой өнгөрдөг тул түүний хувьд дууны давтамж илүү өндөр байх болно. Нөгөөтэйгүүр, машины ард тархаж буй долгионууд бие биенээсээ хол байх болно, учир нь машин тэднээс "тасрах" юм шиг санагддаг. Үүний үр дүнд нэгж цаг тутамд машины ард байгаа ажиглагчийн хажуугаар цөөн тооны долгионы орой өнгөрч, дууны хэмжээ бага байх болно.
Давтамжийн өөрчлөлтийг тооцоолохын тулд бид зургийг ашиглана. 3 ба 4. Бидний тооцооллын хүрээнд агаар (эсвэл бусад орчин) амарч байна гэж бид таамаглах болно. Зураг дээр. 3 Дууны эх үүсвэр (жишээлбэл, дуут дохио) тайван байна. 
Дараалсан хоёр долгионы оройг харуулсан бөгөөд тэдгээрийн нэг нь дууны эх үүсвэрээс дөнгөж ялгардаг. Эдгээр оройн хоорондох зай нь долгионы урттай тэнцүү байна λ
. Хэрэв дууны эх үүсвэрийн чичиргээний давтамж нь е, дараа нь долгионы орой ялгарах хооронд өнгөрсөн хугацаа тэнцүү байна T = 1/f.
Зураг дээр. 4 дууны эх үүсвэр хурдтай хөдөлдөг v эх сурвалж. үед Т(энэ нь саяхан тогтоогдсон) давалгааны эхний орой хол явах болно d = vT, Хаана v- агаар дахь дууны долгионы хурд (энэ нь мэдээжийн хэрэг эх үүсвэр хөдөлж байгаа эсэхээс үл хамааран ижил байх болно). Үүний зэрэгцээ дууны эх үүсвэр хол зайд шилжих болно d эх = v эх сурвалж T. Дараа нь дараалсан долгионы оройн хоорондох зай нь шинэ долгионы урттай тэнцүү байна λ /
, хэлбэрээр бичигдэнэ
λ / = d − d эх = (v − v эх сурвалж)T = (v − v эх сурвалж)/f,
учир нь T= 1/f.
Давтамж f/долгионыг өгсөн
f / = v/λ / = vf/(v − v эх сурвалж),
эсвэл 
Дууны эх үүсвэр нь тайван байдалд байгаа ажиглагч руу ойртдог.
Бутархайн хуваагч нэгээс бага тул бидэнд байна f/>f. Жишээлбэл, эх үүсвэр нь давтамжтай дуу чимээ гаргадаг бол 400 Гц, тайван байх үед, дараа нь эх үүсвэр хөдөлгөөнгүй зогсож байгаа ажиглагч руу хурдтайгаар хөдөлж эхлэх үед 30 м/с, сүүлийнх нь давтамжтай (температурт) дууг сонсох болно 0 ° C) 440 Гц.
Ажиглагчаас хурдтай холдох эх үүсвэрийн шинэ долгионы урт v эх сурвалж, тэнцүү байх болно
λ / = d + d эх үүсвэр
Энэ тохиолдолд давтамж f/илэрхийллээр өгөгдөнө 
Дууны эх үүсвэр нь тайван байдалд байгаа ажиглагчаас холддог.
Доплер эффект нь дууны эх үүсвэр амарч байх үед (дууны долгион тархах орчинтой харьцуулахад) мөн ажиглагч хөдөлж байх үед үүсдэг. Хэрэв ажиглагч дуу чимээний эх үүсвэр рүү ойртвол тэр эх үүсвэрээс ялгарах дуу чимээг сонсдог. Хэрэв ажиглагч эх сурвалжаас холдвол дуу чимээ нь түүнд доогуур мэт санагддаг. Тоон хувьд энд давтамжийн өөрчлөлт нь эх үүсвэр хөдөлж, ажиглагч амарч байх үеийнхээс бага зэрэг ялгаатай байна. Энэ тохиолдолд долгионы оройн хоорондох зай (долгионы урт λ
) өөрчлөгддөггүй, харин ажиглагчтай харьцуулахад нурууны хөдөлгөөний хурд өөрчлөгддөг. Хэрэв ажиглагч дууны эх үүсвэрт ойртвол ажиглагчтай харьцуулахад долгионы хурд нь тэнцүү байх болно. v / = v + v obs, Хаана vнь агаар дахь дууны тархалтын хурд (бид агаар тайван байна гэж үздэг) ба v obs.- ажиглагчийн хурд. Тиймээс шинэ давтамж нь тэнцүү байх болно
f / = v / /λ = (v + v obs)/λ,
эсвэл, учир нь λ = v/f,
Ажиглагч хөдөлгөөнгүй дууны эх үүсвэрт ойртож байна.
Ажиглагч дууны эх үүсвэрээс холдох тохиолдолд харьцангуй хурд нь тэнцүү байх болно v / = v − v obs, мөн бидэнд байна 
Ажиглагч хөдөлгөөнгүй дууны эх үүсвэрээс холддог.
Хэрэв дууны долгион хөдөлж буй саад тотгороос тусгагдсан бол Доплер эффектийн улмаас туссан долгионы давтамж нь ирж буй долгионы давтамжаас өөр байх болно.
Үүнийг харцгаая дараах жишээ.
Жишээ. Давтамж бүхий дууны долгион 5000 Гцдууны эх үүсвэрт хурдтай ойртож буй биеийн чиглэлд ялгардаг 3.30 м/с. Ойсон долгионы давтамж хэд вэ?
Шийдэл.
Энэ тохиолдолд Доплер эффект нь хоёр удаа тохиолддог.
Нэгдүгээрт, дууны долгион чиглэсэн бие нь хөдөлгөөнт ажиглагч шиг ажиллаж, дууны долгионыг давтамжтайгаар "бүртгүүлдэг".
Хоёрдугаарт, бие нь дууны хоёрдогч эх үүсвэр (туссан) үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь туссан дууны долгионы давтамжтай байх болно. 
Тиймээс Доплер давтамжийн шилжилт нь тэнцүү байна 100 Гц.
Хэрэв туссан дууны долгион болон туссан дууны долгионууд бие биен дээрээ давхцаж байвал суперпозици үүсэх бөгөөд энэ нь цохилтод хүргэдэг. Цохилтын давтамж нь хоёр долгионы давтамжийн зөрүүтэй тэнцүү бөгөөд дээр дурдсан жишээнд энэ нь тэнцүү байх болно. 100 Гц. Доплер эффектийн энэхүү илрэл нь ихэвчлэн мегагерц давтамжийн мужид хэт авианы долгион ашигладаг төрөл бүрийн эмнэлгийн хэрэгсэлд өргөн хэрэглэгддэг. Жишээлбэл, цусны улаан эсээс туссан хэт авианы долгионы тусламжтайгаар цусны урсгалын хурдыг тодорхойлж болно. Үүнтэй адилаар энэ аргыг хөдөлгөөнийг илрүүлэхэд ашиглаж болно цээжүр хөврөл, түүнчлэн зүрхний цохилтыг алсаас хянах боломжтой.
Доплер эффект нь тогтоосон хурдаас хэтэрсэн тээврийн хэрэгслийн радарын илрүүлэх аргын үндэс суурь болдог боловч энэ тохиолдолд дууны долгионоос илүү цахилгаан соронзон (радио) долгион ашигладаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
(1 − 2) ба (3 − 4) харьцааны нарийвчлал буурна v эх сурвалжэсвэл v obs.дууны хурд руу ойртож байна. Энэ нь орчны хэсгүүдийн шилжилт нь сэргээх хүчинтэй пропорциональ байхаа больсонтой холбоотой юм. Хукийн хуулиас хазайлт үүсэх бөгөөд ингэснээр бидний ихэнх онолын үндэслэл хүчингүй болно.
Дараах асуудлуудыг шийд.
Асуудал 1. Гаралт ерөнхий томъёодууны давтамжийг өөрчлөх f/Эх сурвалж болон ажиглагч хоёулаа хөдөлж байгаа тохиолдолд Доплер эффектийн улмаас.
Асуудал 2. IN хэвийн нөхцөлаорт дахь цусны урсгалын хурд ойролцоогоор тэнцүү байна 0.28 м/с. Давтамжтай хэт авианы долгион нь урсгалын дагуу чиглэгддэг 4.20 МГц. Эдгээр долгион нь цусны улаан эсээс тусдаг. Ажиглагдсан цохилтын давтамж ямар байх вэ? Эдгээр долгионы хурд нь тэнцүү байна гэж бодъё 1.5 × 10 3 м/с, өөрөөр хэлбэл усан дахь дууны хурдтай ойролцоо.
Асуудал 3. Давтамжийн хэт авианы долгионы Доплер эффект 1.8 МГцургийн зүрхний цохилтыг хянахад ашигладаг. Ажиглагдсан цохилтын давтамж (хамгийн их) байна 600 Гц. Дууны эдэд тархах хурд нь тэнцүү гэж үзвэл 1.5 × 10 3 м/с, зүрхний цохилтын гадаргуугийн хамгийн дээд хурдыг тооцоол.
Асуудал 4. Үйлдвэрийн дуут дохио нь давтамжтай байдаг 650 Гц. Хэрвээ хойд салхи хурдтай үлээж байвал 12.0 м/с, тэгвэл а) хойд, б) урд, в) зүүн ба г) дохионы баруун талд байрлах ажиглагч тайван үед ямар давтамжтай дууг сонсох вэ? Унадаг дугуйчин хурдтай ойртоход ямар давтамжийн дуу сонсох вэ? 15 м/сшүгэлд e) хойд зүгээс эсвэл е) баруунаас? Агаарын температур байна 20 ° C.
Асуудал 5. Шүгэл нь давтамжтайгаар хэлбэлздэг 500 Гц, радиустай тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг 1м, хийж байна 3 секундэд эргэлт. Хөдөлгөөнгүй ажиглагчийн зайнаас хүлээн авсан хамгийн дээд ба хамгийн бага давтамжийг тодорхойл 5 мтойргийн төвөөс. Агаар дахь дууны хурдыг тэнцүү авна 340 м/с.
– долгионы физикийн хамгийн чухал үзэгдэл. Асуудлын гол руу шууд орохын өмнө бага зэрэг оршил онолыг хэлье.
Эргэлзээ– тэнцвэрийн байрлалын эргэн тойронд системийн төлөв байдлыг өөрчлөх нэг хэмжээгээр давтагдах үйл явц. Давалгаа, долгио- энэ нь үүссэн газраасаа холдож, орчинд тархаж болох хэлбэлзэл юм. Долгион нь тодорхойлогддог далайц, уртТэгээд давтамж. Бидний сонсож буй дуу чимээ нь долгион, өөрөөр хэлбэл. дууны эх үүсвэрээс тархаж буй агаарын хэсгүүдийн механик чичиргээ.
Долгионы тухай мэдээллээр зэвсэглээд Доплер эффект рүү шилжье. Хэрэв та чичиргээ, долгион, резонансын талаар илүү ихийг мэдэхийг хүсвэл манай блогт тавтай морилно уу.
Доплер эффектийн мөн чанар
Доплер эффектийн мөн чанарыг тайлбарлах хамгийн алдартай бөгөөд энгийн жишээ бол хөдөлгөөнгүй ажиглагч ба дохиолол бүхий машин юм. Та автобусны буудал дээр зогсож байна гэж бодъё. Дуут дохиотой түргэн тусламжийн машин гудамжаар чам руу чиглэн явж байна. Машин ойртоход сонсогдох дууны давтамж ижил биш байна.
Машин зогсох үед дуу чимээ нь илүү өндөр давтамжтай байх болно. Та дуут дохионы жинхэнэ давтамжийг сонсох бөгөөд холдох тусам дууны давтамж багасна. Ийм л байна Доплер эффект.
Ажиглагчийн хүлээн авсан цацрагийн давтамж ба долгионы урт нь цацрагийн эх үүсвэрийн хөдөлгөөнөөс шалтгаалан өөрчлөгддөг.
Кап Доплер эффектийг хэн нээсэн бэ гэж асуувал Доплер үүнийг хийсэн гэж эргэлзэлгүйгээр хариулна. Тэгээд тэр зөв байх болно. Энэ үзэгдэл нь онолын хувьд үндэслэлтэй 1842 Австрийн физикч жил Кристиан Доплер, дараа нь түүний нэрээр нэрлэгдсэн. Доплер өөрөө усан дээрх долгионыг ажиглаж, ажиглалтыг бүх долгионд нэгтгэж болно гэсэн онолыг гаргажээ. Хожим нь дуу, гэрлийн Доплер эффектийг туршилтаар батлах боломжтой болсон.
Дээр бид дууны долгионы Доплер эффектийн жишээг авч үзсэн. Гэсэн хэдий ч Доплер эффект нь зөвхөн дууны хувьд үнэн биш юм. Үүнд:
- Акустик Доплер эффект;
- оптик доплер эффект;
- Доплер эффект цахилгаан соронзон долгион;
- Харьцангуй доплер эффект.
Энэ нөлөөг анхны туршилтаар баталгаажуулахад тусалсан дууны долгионтой хийсэн туршилтууд юм.
Доплер эффектийн туршилтын баталгаа
Кристиан Доплерын үндэслэлийн үнэн зөвийг батлах нь сонирхолтой, ер бусын физик туршилтуудын нэгтэй холбоотой юм. IN 1845 Голландаас ирсэн цаг уурч Кристиан санал хураалтхүчирхэг зүтгүүр, хөгжимчдөөс бүрдсэн найрал хөгжмийг төгс дуугаргав. Зарим хөгжимчид - тэд бүрээчид байсан - галт тэрэгний задгай талбайд сууж, байнга ижил нот тоглодог байв. Хоёр дахь октавын А байсан гэж бодъё.
Бусад хөгжимчид станцад хамт ажиллагсдынхаа тоглож буй зүйлийг сонсож байв. Туршилтын бүх оролцогчдын үнэмлэхүй сонсгол нь алдаа гарах магадлалыг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулсан. Туршилт хоёр өдөр үргэлжилсэн, бүгд ядарсан, маш их нүүрс түлсэн боловч үр дүн нь үнэ цэнэтэй юм. Дууны өндөр нь эх сурвалж эсвэл ажиглагчийн (сонсогчийн) харьцангуй хурдаас ихээхэн хамаардаг болох нь тогтоогдсон.
Доплер эффектийн хэрэглээ
Хамгийн алдартай хэрэглээний нэг бол хурд мэдрэгч ашиглан хөдөлж буй объектын хурдыг тодорхойлох явдал юм. Радараар илгээсэн радио дохиог машинаас тусгаж, буцааж өгдөг. Энэ тохиолдолд дохио буцаж ирэх давтамжийн зөрүү нь машины хурдтай шууд хамааралтай байдаг. Хурд болон давтамжийн өөрчлөлтийг харьцуулснаар хурдыг тооцоолж болно.
Доплер эффектийг анагаах ухаанд өргөн ашигладаг. Төхөөрөмжийн ажиллагаа нь үүн дээр суурилдаг хэт авиан оношлогоо. Хэт авиан шинжилгээнд тусдаа техник гэж байдаг Доплерографи.
Доплер эффектийг мөн ашигладаг оптик, акустик, радио электроник, одон орон судлал, радар.
Дашрамд хэлэхэд! Уншигчиддаа зориулж 10% хямдралтай байгаа
Доплер эффектийг нээсэн нь орчин үеийн физикийн хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Баталгаажуулалтын нэг Агуу тэсрэлтийн онолэнэ нөлөө дээр суурилдаг. Доплер эффект ба Big Bang хоёр ямар холбоотой вэ? Их тэсрэлтийн онолоор бол орчлон ертөнц тэлж байна.
Алс холын галактикуудыг ажиглах үед улаан шилжилт ажиглагдаж байна - спектрийн шугамын улаан тал руу шилжих. Доплер эффект ашиглан улаан шилжилтийг тайлбарласнаар бид онолд нийцсэн дүгнэлтийг хийж болно: галактикууд бие биенээсээ холдож, орчлон ертөнц тэлж байна.
Доплер эффектийн томъёо
Доплер эффектийн онолыг шүүмжилж байх үед эрдэмтний эсэргүүцэгчдийн аргументуудын нэг нь онолыг ердөө найман хуудсанд багтаасан байсан бөгөөд Доплер эффектийн томъёоны гаралт нь математикийн төвөгтэй тооцоолол агуулаагүй явдал байв. Бидний бодлоор энэ бол зөвхөн давуу тал юм!
Болъё у - хүлээн авагчийн орчинтой харьцуулахад хурд; v - долгионы эх үүсвэрийн орчинтой харьцуулахад хурд; -тай - орчинд долгион тархах хурд; w0 - эх үүсвэрийн долгионы давтамж. Дараа нь Доплер эффектийн томъёо өөрөө ерөнхий тохиолдолиймэрхүү харагдах болно:
Энд w – хүлээн авагчийн бичих давтамж.
Харьцангуй доплер эффект
Сонгодог Доплер эффектээс ялгаатай нь цахилгаан соронзон долгион вакуум орчинд тархах үед Доплер эффектийг тооцоолохын тулд SRT ашиглах ба харьцангуй цаг хугацааны тэлэлтийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Гэрэл асаагаарай - -тай , v - хүлээн авагчтай харьцуулахад эх үүсвэрийн хурд; тета - эх үүсвэр рүү чиглэсэн чиглэл ба хүлээн авагчийн лавлах системтэй холбоотой хурдны вектор хоорондын өнцөг. Дараа нь харьцангуй доплер эффектийн томъёо дараах байдалтай байна.
Өнөөдөр бид дэлхийн хамгийн чухал нөлөө болох Доплер эффектийн талаар ярилцлаа. Та Доплер эффектийн асуудлыг хэрхэн хурдан, хялбар шийдэж сурахыг хүсч байна уу? Тэднээс асуу, тэд туршлагаа хуваалцахдаа баяртай байх болно! Төгсгөлд нь - Big Bang онол ба Доплер эффектийн талаар бага зэрэг дэлгэрэнгүй.
Акустикийн хувьд Доплер эффектийн давтамжийн өөрчлөлтийг дууны долгионы тээвэрлэгчтэй харьцуулахад эх үүсвэр ба хүлээн авагчийн хөдөлгөөний хурдаар тодорхойлогддог (томъёо (103.2)-ыг үзнэ үү). Доплер эффект нь гэрлийн долгионы хувьд бас байдаг. Гэсэн хэдий ч цахилгаан соронзон долгионыг зөөвөрлөх тусгай орчин байдаггүй. Тиймээс гэрлийн долгионы давтамжийн Доплер шилжилтийг зөвхөн эх үүсвэр ба хүлээн авагчийн харьцангуй хурдаар тодорхойлно.
К системийн координатын гарал үүслийг гэрлийн эх үүсвэртэй, К системийн координатын гарал үүслийг хүлээн авагчтай холбож үзье (Зураг 151.1). К систем (жишээ нь, хүлээн авагч) K системтэй (өөрөөр хэлбэл эх үүсвэр) хөдөлдөг v хурдны векторын дагуу ердийнх шигээ тэнхлэгүүдийг чиглүүлье. Хүлээн авагч руу чиглэсэн эх үүсвэрээс ялгарах хавтгай гэрлийн долгионы тэгшитгэл K систем дэх хэлбэртэй байна.
Энд ба долгионы давтамж нь эх үүсвэртэй холбоотой жишиг хүрээн дээр тогтсон, өөрөөр хэлбэл эх үүсвэрийн хэлбэлзлийн давтамж юм. Бид гэрлийн долгионыг вакуумаар дамжуулдаг гэж үздэг; тиймээс фазын хурд нь c-тэй тэнцүү байна.
Харьцангуйн зарчмын дагуу байгалийн хуулиуд нь бүх инерциал тооллын системд ижил хэлбэртэй байдаг. Иймээс K системд долгион (151.1) тэгшитгэлээр тодорхойлогддог
K лавлах системд бүртгэгдсэн давтамж, өөрөөр хэлбэл хүлээн авагчийн хүлээн авсан давтамж хаана байна. Бид c-ээс бусад бүх хэмжигдэхүүнийг тохируулсан бөгөөд энэ нь бүх лавлагааны системд ижил байдаг.
К систем дэх долгионы тэгшитгэлийг К систем дэх тэгшитгэлээс Лоренцын хувиргалтыг ашиглан дамжуулж авч болно.
1-р боть (63.16) томъёоны дагуу in ба t-ийг орлуулснаар бид олж авна.
(Үүргийг v тоглодог). Сүүлийн илэрхийллийг хэлбэрт хялбархан багасгаж болно
Тэгшитгэл (151.3) нь K систем дэх ижил долгионыг (151.2) тэгшитгэлийн адил дүрсэлдэг. Тиймээс харилцаа нь сэтгэл хангалуун байх ёстой
Тэмдэглэгээг өөрчилье: бид эх давтамжийг c-ээр, хүлээн авагчийн давтамжийг -ээр тэмдэглэнэ. Үүний үр дүнд томъёо нь хэлбэрийг авна
Тойрог давтамжаас энгийн давтамж руу шилжихэд бид олж авдаг
(151.5)
Томъёо (151.4) ба (151.5) дээр гарч буй эх сурвалжтай харьцуулахад хүлээн авагчийн хурд нь алгебрийн хэмжигдэхүүн юм. Хүлээн авагч холдох үед мөн үүний дагуу хүлээн авагч эх үүсвэрт ойртох үед
Хэрэв (151.4) томъёог ойролцоогоор дараах байдлаар бичиж болно.
Эндээс бид өөрсдийгөө захиалгын нөхцлөөр хязгаарладаг
(151.6)
Энэ томъёоноос та давтамжийн харьцангуй өөрчлөлтийг олж болно.
(151.7)
( гэсэн утгатай).
Бидний авч үзсэн уртааш эффектээс гадна гэрлийн долгионы хувьд хөндлөн Доплер эффект байгааг харуулж болно. Энэ нь харьцангуй хурдны вектор нь хүлээн авагч ба эх үүсвэрийг дайран өнгөрч буй шугамд перпендикуляр чиглэх үед ажиглагдсан хүлээн авагчийн хүлээн авсан давтамжийн бууралтаас бүрдэнэ (жишээлбэл, эх үүсвэр нь төвд тойрог хэлбэрээр хөдөлж байх үед). үүнээс хүлээн авагч байрлуулсан).
Энэ тохиолдолд эх үүсвэрийн систем дэх давтамж нь харилцаа холбоогоор хүлээн авагчийн систем дэх давтамжтай холбоотой байдаг
Хөндлөн Доплер эффектийн улмаас давтамжийн харьцангуй өөрчлөлт
харьцааны квадраттай пропорциональ, тиймээс уртын нөлөөгөөс хамаагүй бага, давтамжийн харьцангуй өөрчлөлт нь эхний хүчин чадалтай пропорциональ байна.
Хөндлөн Доплер эффект байгаа нь 1938 онд Ives туршилтаар нотлогдсон. Ives-ийн туршилтаар сувгийн цацраг дахь устөрөгчийн атомын цацрагийн давтамжийн өөрчлөлтийг тодорхойлсон (§ 85-ийн сүүлчийн догол мөрийг үзнэ үү). Атомуудын хурд ойролцоогоор 106 м/с байв. Эдгээр туршилтууд нь Лоренцын хувиргалтуудын хүчинтэй байдлын шууд туршилтын баталгаа юм.
Ерөнхийдөө харьцангуй хурдны векторыг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг болгон задалж болно, тэдгээрийн нэг нь цацрагийн дагуу, нөгөө нь туяатай перпендикуляр байна. Эхний бүрэлдэхүүн хэсэг нь уртааш, хоёр дахь нь хөндлөн Доплер эффектийг тодорхойлно.
Уртааш Доплер эффектийг оддын радиаль хурдыг тодорхойлоход ашигладаг. Оддын спектрийн шугамын харьцангуй шилжилтийг хэмжих замаар бид (151.4) томъёог ашиглан тодорхойлж болно.
Гэрэлтдэг хийн молекулуудын дулааны хөдөлгөөн нь Доплер эффектийн улмаас спектрийн шугамыг өргөжүүлэхэд хүргэдэг. Дулааны хөдөлгөөний эмх замбараагүй байдлаас шалтгаалан спектрографтай харьцуулахад молекулын хурдны бүх чиглэл ижил магадлалтай. Тиймээс төхөөрөмжөөр бүртгэгдсэн цацраг нь молекулуудаас ялгарах давтамж, v нь дулааны хөдөлгөөний хурд (томъёо (151.6)-ыг үзнэ үү) хүртэлх интервалд агуулагдах бүх давтамжийг агуулна. Тиймээс спектрийн шугамын бүртгэгдсэн өргөн нь Утга байх болно
(151.10)
спектрийн шугамын Доплер өргөн гэж нэрлэдэг (v нь молекулуудын хамгийн их магадлалтай хурдыг хэлнэ). Доплерийн спектрийн шугамын өргөтгөлийн хэмжээнээс хамааран молекулуудын дулааны хөдөлгөөний хурд, улмаар гэрэлтдэг хийн температурыг шүүж болно.
Долгионы давтамж нь түүний эх үүсвэрийн харьцангуй хурдаас хамаарна.
Та амьдралдаа ядаж нэг удаа тусгай дохио, дуут дохиотой машин давхиж буй замын хажуугаар зогсох завшаан тохиосон байх. Дуут дохио ойртох тусам түүний дуу өндөр болж, машин танд хүрэхэд доошоо бууж, эцэст нь машин холдож эхлэхэд улам доошилж, танил болсон: эээээээээээээээээээээээээ. аааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа масштаб. Магадгүй та өөрөө ч мэдэлгүй долгионы хамгийн үндсэн (хамгийн ашигтай) шинж чанарыг ажиглаж байгаа байх.
Долгион бол ерөнхийдөө хачирхалтай зүйл юм. Эргийн ойролцоо хоосон лонх унжиж байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Тэр эрэг рүү ойртохгүйгээр дээш доош алхаж байхад ус эрэг рүү давалгаалан урсаж байгаа мэт санагддаг. Гэхдээ үгүй - ус (мөн доторх лонх) хэвээр үлдэж, зөвхөн усан сангийн гадаргуутай перпендикуляр хавтгайд хэлбэлздэг. Өөрөөр хэлбэл долгион тархаж буй орчны хөдөлгөөн нь долгионы өөрийнх нь хөдөлгөөнтэй тохирохгүй байна. Наад зах нь хөлбөмбөг сонирхогчид үүнийг сайн сурч, практикт ашиглаж сурсан: цэнгэлдэх хүрээлэнгийн эргэн тойронд "давалгаа" явуулахдаа тэд өөрсдөө хаашаа ч гүйдэггүй, зүгээр л босоод ээлжлэн суудаг, мөн "давалгаа" (Их Британид энэ үзэгдлийг ихэвчлэн "Мексикийн давалгаа" гэж нэрлэдэг) индэрүүдийг тойрон гүйдэг.
Долгионыг ихэвчлэн дүрсэлсэн байдаг давтамж(ажиглалтын цэг дэх секундэд долгионы оргилын тоо) эсвэл урт(хоёр зэргэлдээх нуруу эсвэл хөндийн хоорондох зай). Эдгээр хоёр шинж чанар нь орчин дахь долгионы тархалтын хурдаар бие биентэйгээ холбоотой байдаг тул долгионы тархалтын хурд ба долгионы үндсэн шинж чанаруудын нэгийг мэдсэнээр нөгөөг нь хялбархан тооцоолж болно.
Долгион эхэлмэгц түүний тархалтын хурд нь зөвхөн тархаж буй орчны шинж чанараар тодорхойлогддог - долгионы эх үүсвэр ямар ч үүрэг гүйцэтгэхээ больсон. Усны гадаргуу дээр, жишээлбэл, долгион нь нэг удаа өдөөгдөж, дараа нь зөвхөн даралтын хүч, гадаргуугийн хурцадмал байдал, таталцлын харилцан үйлчлэлийн улмаас тархдаг. Даралтын зөрүүний чиглэлийн дамжуулалтаас болж акустик долгион нь агаарт (болон бусад дуу дамжуулах хэрэгсэлд) тархдаг. Мөн долгионы тархалтын механизмуудын аль нь ч долгионы эх үүсвэрээс хамаардаггүй. Тиймээс Доплер эффект бий болсон.
Уйлах дуут дохионы жишээг дахин бодъё. Эхлээд тусгай машин хөдөлгөөнгүй байна гэж үзье. Дотор нь уян харимхай мембран агаарт үе үе үйлчилж, дотор нь шахалт үүсгэдэг тул дуут дохио бидэнд хүрдэг. цусны даралт өндөр байх, - ховор тохиолдлоор ээлжилдэг. Шахалтын оргилууд - акустик долгионы "цорцог" нь бидний чихэнд хүрэх хүртэл орчин (агаар) -аар тархдаг. чихний бүрхэвч, үүнээс дохио бидний тархинд илгээгдэх болно (сонсгол ингэж ажилладаг). Бид уламжлалт байдлаар бидний хүлээн авдаг дууны чичиргээний давтамжийг өнгө аяс эсвэл өндөр гэж нэрлэдэг: жишээлбэл, секундэд 440 герц чичиргээний давтамж нь эхний октавын "А" тэмдэглэлтэй тохирч байна. Тиймээс, тусгай машин хөдөлгөөнгүй байх үед бид түүний дохионы өнгө өөрчлөгдөөгүй хэвээр байх болно.
Гэхдээ тусгай машин тан руу чиглэн хөдөлж эхлэхэд шинэ эффект нэмэгдэх болно. Нэг давалгааны оргилоос нөгөө долгионы ялгаралт хүртэлх хугацаанд машин таны зүг тодорхой зайг туулах болно. Үүнээс үүдэн дараагийн давалгааны оргил бүрийн эх үүсвэр ойрхон байх болно. Үүний үр дүнд долгион нь машин хөдөлгөөнгүй байх үеийнхээс илүү олон удаа таны чихэнд хүрч, таны мэдрэх дууны хэмжээ нэмэгдэх болно. Мөн эсрэгээр, хэрэв тусгай машин эсрэг чиглэлд хөдөлвөл акустик долгионы оргилууд чихэнд хүрэх нь багасч, дууны давтамж буурах болно. Тусгай дохиотой машин хажуугаар өнгөрөхөд дуут дохионы дуу багасдагийг ингэж тайлбарлаж байна.
Бид Доплер эффектийг хамааруулан судалсан дууны долгион, гэхдээ энэ нь бусад бүх хүмүүст адил хамаарна. Хэрэв үзэгдэх гэрлийн эх үүсвэр бидэнд ойртвол бидний харж буй долгионы урт богиносч, бид үүнийг ажигладаг. ягаан шилжилт(бүгдээс харагдах өнгөГэрлийн спектрийн gamut нь хамгийн богино долгионы урттай ягаан өнгөтэй тохирч байна). Хэрэв эх үүсвэр холдох юм бол спектрийн улаан хэсэг рүү илт шилжилт (долгионы уртасгах) ажиглагдана.
Энэ нөлөөг анх онолын хувьд урьдчилан таамаглаж байсан Кристиан Иоганн Доплерийн нэрээр нэрлэсэн. Доплер эффектийг анх хэрхэн туршилтаар туршиж үзсэн учраас миний бүх амьдралын туршид сонирхож ирсэн. Голландын эрдэмтэн Кристиан Буйс Баллот (1817-1870) задгай төмөр замын вагонд үлээвэр найрал хөгжим тавьж, тавцан дээр үнэмлэхүй өндөртэй хэсэг хөгжимчдийг цуглуулав. (Төгс дуу чимээ гэдэг нь тэмдэглэлийг сонссоны дараа түүнийг зөв нэрлэх чадвар юм.) Хөгжмийн тэрэгтэй галт тэрэг тавцангийн хажуугаар өнгөрөх болгонд үлээвэр найрал хөгжим тоглож, ажиглагчид (сонсогчид) сонссон хөгжмийн оноогоо бичдэг байв. Хүлээгдэж байсанчлан дууны илэрхий өндөр нь галт тэрэгний хурдаас шууд хамааралтай байсан бөгөөд үүнийг Доплерийн хуулиар урьдчилан таамаглаж байсан.
Доплер эффектийг олдог өргөн хэрэглээшинжлэх ухаан болон өдөр тутмын амьдралд аль алинд нь. Дэлхий даяар үүнийг цагдаагийн радаруудад дүрэм зөрчигчдийг барьж, торгох зорилгоор ашигладаг. замын хөдөлгөөнхурдыг давах. Радарын буу нь радио долгионы дохиог (ихэвчлэн VHF эсвэл богино долгионы мужид) гаргадаг бөгөөд энэ нь таны машины төмөр их биеийг тусгадаг. Доплер давтамжийн шилжилтийн тусламжтайгаар дохио нь радар руу буцаж ирдэг бөгөөд түүний утга нь тээврийн хэрэгслийн хурдаас хамаарна. Уг төхөөрөмж нь ирж буй болон гарах дохионы давтамжийг харьцуулснаар таны машины хурдыг автоматаар тооцож дэлгэцэн дээр харуулна.
Доплер эффект нь астрофизикийн хувьд арай илүү эзотерик хэрэглээг олсон: ялангуяа Эдвин Хаббл анх удаа шинэ дурангаар ойролцоох галактикуудын зайг хэмжихдээ тэдгээрийн атомын цацрагийн спектрийн улаан Доплер шилжилтийг нэгэн зэрэг илрүүлсэн. галактикууд биднээс холдож байна гэж дүгнэсэн ( см.Хабблын хууль). Үнэн хэрэгтээ энэ нь нүдээ аниад гэнэт танил загварын машины хөдөлгүүрийн өнгө нь шаардлагатай хэмжээнээс доогуур байгааг сонсоод машин холдож байна гэж дүгнэсэн шиг тодорхой дүгнэлт байв. Та. Хаббл мөн галактик хол байх тусам улаан шилжилт (мөн тэр биднээс хурдан холдох тусам) хүчтэй болохыг олж мэдээд орчлон ертөнц тэлж байгааг ойлгосон. Энэ бол Big Bang-ийн онол руу чиглэсэн анхны алхам байсан бөгөөд энэ нь үлээвэр найрал хөгжимтэй галт тэрэгнээс хамаагүй ноцтой зүйл юм.
Кристиан Иоганн Доплер, 1803-53
Австрийн физикч. Зальцбургт өрлөгчийн гэр бүлд төрсөн. Тэрээр Вена дахь Политехникийн дээд сургуулийг төгсөж, 1835 он хүртэл тэнд бага багшийн албан тушаалд байсан бөгөөд Прага хотын их сургуулийн математикийн тэнхимийг удирдах саналыг эцсийн мөчид хүлээн авснаар түүнийг удаан хугацааны шийдвэрээсээ татгалзахад хүргэв. Америк руу цагаачилж, гэртээ эрдэм шинжилгээний хүрээлэлд хүлээн зөвшөөрөгдөхөөс цөхрөнгөө барав. Тэрээр Венийн Хатан хааны их сургуулийн профессороор карьераа дуусгасан.
