Dom Usuwanie Praca laboratoryjna Badanie efektu Dopplera w akustyce. Efekt Dopplera dla fal sprężystych i elektromagnetycznych

Usuwanie

Praca laboratoryjna Badanie efektu Dopplera w akustyce. Efekt Dopplera dla fal sprężystych i elektromagnetycznych

Źródło fal przesuwa się w lewo. Następnie po lewej stronie częstotliwość fal staje się większa (więcej), a po prawej niższa (mniej), czyli innymi słowy, jeśli źródło fal dogoni fale, które emituje, to długość fali maleje. Jeśli zostanie usunięty, długość fali wzrośnie.

Efekt Dopplera- zmianę częstotliwości i długości fal rejestrowanych przez odbiornik, spowodowaną ruchem ich źródła i/lub ruchem odbiornika.

Istota zjawiska

Efekt Dopplera można łatwo zaobserwować w praktyce, gdy obok obserwatora przejeżdża samochód z włączoną syreną. Załóżmy, że syrena wydaje określony dźwięk, który się nie zmienia. Gdy samochód nie porusza się względem obserwatora, wówczas słyszy on dokładnie ten sam dźwięk, jaki wydaje syrena. Ale jeśli samochód zbliża się do obserwatora, to częstotliwość fale dźwiękowe wzrośnie (a długość się zmniejszy), a obserwator usłyszy wyższy ton, niż faktycznie wytwarza syrena. W momencie, gdy samochód przejedzie obok obserwatora, usłyszy on sam dźwięk, jaki faktycznie wydaje syrena. A kiedy samochód pojedzie dalej i odsunie się, a nie zbliży, obserwator usłyszy więcej niski ton, ze względu na niższą częstotliwość (i odpowiednio większą długość) fal dźwiękowych.

Ważny jest również przypadek, gdy naładowana cząstka porusza się w ośrodku z relatywistyczną prędkością. W tym przypadku w systemie laboratoryjnym rejestrowane jest promieniowanie Czerenkowa, które jest bezpośrednio związane z efektem Dopplera.

Opis matematyczny

Jeśli źródło fali porusza się względem ośrodka, wówczas odległość między grzbietami fal (długość fali) zależy od prędkości i kierunku ruchu. Jeśli źródło zbliża się do odbiornika, czyli dogania emitowaną przez nie falę, wówczas długość fali maleje, jeśli się oddala, długość fali wzrasta:

gdzie jest częstotliwością, z jaką źródło emituje fale, jest prędkością propagacji fal w ośrodku, jest prędkością źródła fali względem ośrodka (dodatnią, jeśli źródło zbliża się do odbiornika i ujemną, jeśli się oddala).

Częstotliwość rejestrowana przez odbiornik stacjonarny

gdzie jest prędkością odbiornika względem ośrodka (dodatnią, jeśli porusza się w kierunku źródła).

Podstawiając wartość częstotliwości ze wzoru (1) do wzoru (2) otrzymujemy wzór dla przypadku ogólnego:

gdzie to prędkość światła, to prędkość źródła względem odbiornika (obserwatora), to kąt pomiędzy kierunkiem do źródła a wektorem prędkości w układzie odniesienia odbiornika. Jeśli źródło oddala się promieniowo od obserwatora, to jeśli się zbliża - .

Relatywistyczny efekt Dopplera wynika z dwóch powodów:

klasyczny analog zmiany częstotliwości przy względnym ruchu źródła i odbiornika;

Ostatni czynnik prowadzi do poprzecznego efektu Dopplera, gdy kąt między wektorem falowym a prędkością źródła jest równy . W tym przypadku zmiana częstotliwości jest efektem czysto relatywistycznym, który nie ma klasycznego odpowiednika.

Jak obserwować efekt Dopplera

Ponieważ zjawisko to jest charakterystyczne dla wszelkich przepływów fal i cząstek, bardzo łatwo jest je zaobserwować pod kątem dźwięku. Częstotliwość wibracji dźwięku jest odbierana przez ucho jako wysokość. Musisz poczekać na sytuację, gdy obok Ciebie przejedzie szybko jadący samochód lub pociąg, wydając dźwięk, na przykład syrenę lub po prostu sygnał dźwiękowy. Usłyszysz, że gdy samochód się do Ciebie zbliży, wysokość dźwięku będzie wyższa, następnie, gdy samochód do Ciebie dotrze, głośność gwałtownie spadnie, a następnie w miarę oddalania się samochód zacznie trąbić na niższym tonie.

Aplikacja

Radar dopplerowski to radar mierzący zmianę częstotliwości sygnału odbitego od obiektu. Na podstawie zmiany częstotliwości obliczana jest składowa promieniowa prędkości obiektu (rzut prędkości na linię prostą przechodzącą przez obiekt i radar). Radary dopplerowskie mogą być wykorzystywane w różnych zastosowaniach: do określania prędkości samolot, statki, samochody, hydrometeory (takie jak chmury), prądy morskie i rzeczne oraz inne obiekty.

Astronomia
- Promieniowa prędkość ruchu gwiazd, galaktyk i innych jest określona przez przesunięcie linii widmowych. ciała niebieskie. Wykorzystując efekt Dopplera, wyznacza się ich prędkość radialną na podstawie widma ciał niebieskich. Zmiana długości fal drgań światła powoduje, że wszystkie linie widmowe w widmie źródła przesunięte są w stronę fal długich, jeśli prędkość radialna jest skierowana od obserwatora (przesunięcie ku czerwieni), oraz w stronę krótkich, jeśli kierunek jego prędkość radialna jest skierowana w stronę obserwatora (przesunięcie fioletu). Jeżeli prędkość źródła jest mała w porównaniu z prędkością światła (300 000 km/s), wówczas prędkość radialna jest równa prędkości światła pomnożonej przez zmianę długości fali dowolnej linii widmowej i podzielonej przez długość fali tej samej linii w źródle stacjonarnym.
- Temperaturę gwiazd określa się poprzez zwiększenie szerokości linii widmowych
Nieinwazyjny pomiar prędkości przepływu. Efekt Dopplera służy do pomiaru natężenia przepływu cieczy i gazów. Zaletą tej metody jest to, że nie wymaga umieszczania czujników bezpośrednio w przepływie. Prędkość jest wyznaczana poprzez rozpraszanie ultradźwięków na niejednorodności ośrodka (cząstki zawiesiny, krople cieczy niemieszające się z głównym strumieniem, pęcherzyki gazu).
Alarmy bezpieczeństwa. Do wykrywania poruszających się obiektów
Wyznaczanie współrzędnych. W system satelitarny Współrzędne nadajnika awaryjnego na ziemi Cospas-Sarsat wyznaczane są przez satelitę na podstawie otrzymanego od niego sygnału radiowego, wykorzystując efekt Dopplera.

Sztuka i kultura

W 6. odcinku 1. sezonu amerykańskiego serialu komediowego „Teoria wielkiego podrywu” dr Sheldon Cooper udaje się na Halloween, na które zakłada kostium symbolizujący efekt Dopplera. Jednak wszyscy obecni (oprócz przyjaciół) myślą, że jest zebrą.

Notatki

Zobacz także

Spinki do mankietów

Wykorzystanie efektu Dopplera do pomiaru prądów oceanicznych

Fundacja Wikimedia.

2010.
Wosk

Polimorfizm wirusów komputerowych

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach: Efekt Dopplera - Efekt Dopplera Zmiana częstotliwości występująca, gdy nadajnik porusza się względem odbiornika i odwrotnie. [L.M. Niewdiajew. Technologie telekomunikacyjne. angielski rosyjski słownik objaśniający informator. Pod redakcją Yu.M. Gornostajewa. Moskwa…

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach: Przewodnik tłumacza technicznego

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach:- Doppler io efektas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Efekt Dopplera vok. Efekt Dopplera, m. rus. Efekt Dopplera, m; Efekt Dopplera, m pranc. effet Doppler, m ryšiai: sinonimas – Doplerio efektas … Automatikos terminų žodynas

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach:- Doplerio efektas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Spinduliuotės stebimo bangos ilgio pasikeitimas, šaltiniui judant stebėtojo atžvilgiu. atitikmenys: pol. Efekt Dopplera vok. Efekt Dopplera, m. rus. Efekt Dopplera, m; Efekt Dopplera, m... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach:- Doplerio efektas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuojamosios spinduliuotės dažnio pokytis, atsirandantis dėl reliatyviojo judesio tarp pirminio ar antrinio šaltinio ir stebėtojo. atitikmenys: pol. Efekt Dopplera vok... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Jeśli źródło fali porusza się względem ośrodka, wówczas odległość między grzbietami fal (długość fali) zależy od prędkości i kierunku ruchu. Jeśli źródło zbliży się do odbiornika, czyli dogoni emitowaną przez siebie falę, wówczas długość fali maleje. Jeśli zostanie usunięty, długość fali wzrośnie.

Częstotliwość fal w widok ogólny, zależy tylko od tego, jak szybko porusza się odbiornik

Gdy tylko fala wyruszy od źródła, o prędkości jej propagacji decydują jedynie właściwości ośrodka, w którym się rozchodzi – źródło fali nie odgrywa już żadnej roli. Na przykład na powierzchni wody fale, raz wzbudzone, rozchodzą się jedynie w wyniku interakcji sił ciśnienia, napięcia powierzchniowego i grawitacji. Fale akustyczne rozchodzą się w powietrzu (i innych ośrodkach przewodzących dźwięk) na skutek kierunkowego przenoszenia różnic ciśnień. Żaden z mechanizmów propagacji fal nie zależy od źródła fali. Stąd Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach:.

Aby było to jaśniejsze, rozważmy przykład samochodu z syreną.

Załóżmy najpierw, że samochód stoi. Dźwięk syreny dociera do nas, ponieważ znajdująca się w niej elastyczna membrana okresowo oddziałuje na powietrze, tworząc w nim kompresję – obszary wysokie ciśnienie krwi, - na przemian z wyładowaniami. Piki kompresji – „grzbiety” fali akustycznej – rozchodzą się w ośrodku (powietrzu), aż dotrą do naszych uszu i wpływają na błony bębenkowe. Tak więc, gdy samochód stoi, nadal będziemy słyszeć niezmieniony ton jego sygnału.

Ale gdy tylko samochód zacznie jechać w Twoją stronę, zostanie dodany nowy efekt. W czasie od emisji jednego szczytu fali do następnego, samochód przejedzie pewną odległość w Twoją stronę. Z tego powodu źródło każdego kolejnego szczytu fali będzie bliżej. W rezultacie fale będą docierać do Twoich uszu częściej niż wtedy, gdy samochód stał, a wysokość odbieranego dźwięku wzrośnie. I odwrotnie, jeśli samochód z klaksonem będzie jechał w przeciwnym kierunku, szczyty fal akustycznych będą rzadziej docierać do uszu, a odbierana częstotliwość dźwięku zmniejszy się.

Ma ważny w astronomii, sonarze i radarze. W astronomii przesunięcie Dopplera określonej częstotliwości emitowanego światła można wykorzystać do oceny prędkości ruchu gwiazdy wzdłuż jej linii obserwacji. Najbardziej zaskakujący wynik pochodzi z obserwacji przesunięcia Dopplera w częstotliwościach światła odległych galaktyk: tak zwane przesunięcie ku czerwieni wskazuje, że wszystkie galaktyki oddalają się od nas z prędkością około połowy prędkości światła, zwiększając się wraz z odległością. Otwarte pozostaje pytanie, czy Wszechświat rozszerza się w podobny sposób, czy też przesunięcie ku czerwieni wynika z czegoś innego niż „rozpraszanie” galaktyk.

W formule, którą zastosowaliśmy.

Pod Efekt Dopplera zrozumieć zmianę częstotliwości zarejestrowaną przez odbiornik fal związaną z ruchem źródła i odbiornika. Efekt ten został po raz pierwszy teoretycznie uzasadniony w akustyce i optyce przez austriackiego fizyka K. Dopplera w 1842 roku.

Rozważmy wyprowadzenie wzoru na częstotliwość fali sprężystej odbieranej przez odbiornik na przykładzie dwóch szczególnych przypadków. 1. Ośrodek zawiera stacjonarne źródło i odbiornik fal dźwiękowych. Częstotliwości i długości fal emitowane przez źródło
, poruszając się z dużą prędkością , dotrzeć do odbiornika i wytworzyć w nim oscylacje o tej samej częstotliwości
(ryc. 6.11, a). 2. Źródło i emitowana przez nie fala poruszają się wzdłuż osi Wołu. Odbiorca rusza w ich stronę. Należy pamiętać, że prędkość fali zależy wyłącznie od właściwości ośrodka i nie zależy od ruchu odbiornika i źródła. Dlatego ruch źródła ze stałą częstotliwością emitowane przez niego wibracje zmienią jedynie długość fali. Rzeczywiście, źródło okresu oscylacji pójdzie na odległość
, i zgodnie z prawem dodawania prędkości fala będzie się oddalać ze źródła na odległość
, a co za tym idzie, jego długość fali
będzie mniej (ryc. 6.11, b).

W stosunku do odbiornika fala, zgodnie z prawem dodawania prędkości, będzie przemieszczać się z pewną prędkością
i dla stałej długości fali częstotliwość wibracje odbierane przez źródło ulegną zmianie i będą równe

Jeśli źródło i odbiornik oddalają się od siebie, to we wzorze na częstotliwość znaki trzeba zmienić. W rezultacie pojedynczy wzór na częstotliwość oscylacji odbieraną przez odbiornik, gdy źródło i odbiornik poruszają się w jednej linii prostej, będzie wyglądał następująco:

. (6.36)

Z tego wzoru wynika, że dla obserwatora znajdującego się np. na stacji częstotliwość sygnału dźwiękowego nadjeżdżającego pociągu ( υ PR =0, υ IST >0)

będzie coraz większe i mniejsze w miarę oddalania się od stacji. Jeśli przyjmiemy np. prędkość dźwięku υ = 340 m/s, prędkość pociągu υ = 72 km/h i częstotliwość sygnału dźwiękowego ν 0 = 1000 Hz (częstotliwość ta jest dobrze odbierana przez człowieka ucho, a ucho rozróżnia fale dźwiękowe o różnicy częstotliwości większej niż 10 Hz), wówczas częstotliwość sygnału odbieranego przez ucho będzie zmieniać się w granicach

Jeżeli źródło i odbiornik poruszają się z prędkościami skierowanymi pod kątem do łączącej je linii prostej, to należy obliczyć częstotliwość , postrzegany przez odbiornik, należy wykonać rzuty ich prędkości na tę linię prostą (ryc. 6.11, c):

. (6.37)

Efekt Dopplera obserwuje się także w przypadku fal elektromagnetycznych. Ale w przeciwieństwie

fale sprężyste, fale elektromagnetyczne mogą rozchodzić się pod nieobecność ośrodka, w próżni. W konsekwencji dla fal elektromagnetycznych prędkość ruchu źródła i odbiornika względem ośrodka nie ma znaczenia. W przypadku fal elektromagnetycznych należy uwzględnić względną prędkość ruchu źródła i odbiornika, uwzględniając transformacje Lorentza i dylatację czasu w poruszającym się układzie odniesienia.

Rozważmy podłużny efekt Dopplera. Wyprowadźmy wzór na częstotliwość fal elektromagnetycznych rejestrowanych przez odbiornik; w konkretnym przypadku źródło i odbiornik zbliżają się do siebie w kierunku łączącej je linii prostej. Niech będą dwa I.S.O. – nieruchome I.S.O. DO(znajduje się w nim nieruchomy odbiornik EMW) i poruszanie się względem niego po pokrywających się osiach współrzędnych Oh I Oh' ISO DO′ (zawiera stacjonarne źródło fal elektromagnetycznych) (ryc. 6.12,a).

Zastanówmy się, co obserwuje się w I.S.O. DO I DO".

1. ISODO ′ . Źródło fali elektromagnetycznej jest nieruchome i znajduje się w początku osi współrzędnych Oh′ (ryc. 6.12,a). Emituje w trybie ISO. DO′ EMW z kropką
, częstotliwości
i długość fali
.

Odbiornik porusza się, lecz jego ruch nie wpływa na zmianę częstotliwości odbieranego sygnału. Wynika to z faktu, że zgodnie z drugim postulatem S.T.O. prędkość fali elektromagnetycznej względem odbiornika będzie zawsze równa Z, a co za tym idzie, częstotliwość fali odbieranej przez odbiornik w ISO. DO" też będzie równe ,

2. ISODO . Oh Odbiornik EMW jest nieruchomy, a źródło EMW porusza się w kierunku osi . Dlatego w przypadku źródła należy uwzględnić relatywistyczny efekt dylatacji czasu. Oznacza to, że okres fali emitowanej przez źródło w tym układzie inercjalnym będzie większy niż okres fali w układzie ISO.
().

Dla długości fali , emitowane przez źródło w kierunku odbiornika, można zapisać

To wyrażenie uwzględnia kropkę T i częstotliwości odbierane przez odbiornik EMW w ISO. DO, zapisz następujące formuły:

, (6.38)

gdzie bierze się pod uwagę, że prędkość fali elektromagnetycznej względem odbiornika w ISO. DO równy Z.

W przypadku usunięcia źródła i odbiornika konieczna jest zmiana znaków we wzorze (6.38). W takim przypadku częstotliwość promieniowania rejestrowana przez odbiornik zmniejszy się w porównaniu z częstotliwością fali emitowanej przez źródło, tj. obserwuje się przesunięcie ku czerwieni w widmie światła widzialnego.

Jak widać, wyrażenie (6.38) nie uwzględnia prędkości źródła i odbiornika oddzielnie, a jedynie prędkość ich względnego ruchu.

Obserwuje się to również w przypadku fal elektromagnetycznych poprzeczny efekt Dopplera, co jest związane z efektem dylatacji czasu w poruszającym się inercjalnym układzie odniesienia. Poświęćmy chwilę, gdy prędkość źródła fali elektromagnetycznej jest prostopadła do linii obserwacji (rys. 6.12,b), wówczas źródło nie przemieszcza się w stronę odbiornika i dlatego długość emitowanej przez nie fali nie ulega zmianie (
). Pozostaje tylko relatywistyczny efekt dylatacji czasu

,
. (6.39)

W przypadku poprzecznego efektu Dopplera zmiana częstotliwości będzie znacznie mniejsza niż w przypadku podłużnego efektu Dopplera. Rzeczywiście, stosunek częstotliwości znaleziony za pomocą wzorów (6.38) i (6.39) dla efektów podłużnych i poprzecznych będzie znacznie mniejszy od jedności:
.

Poprzeczny efekt Dopplera został potwierdzony eksperymentalnie, co po raz kolejny potwierdziło słuszność szczególnej teorii względności.

Przedstawione tu argumenty na rzecz wzoru (6.39) nie pretendują do miana rygorystycznych, lecz dają prawidłowy wynik. Ogólnie rzecz biorąc, dla dowolnego kąta pomiędzy linią obserwacji a prędkością źródła , możemy napisać następujący wzór

, (6.40) gdzie kąt - jest to kąt między linią obserwacyjną a prędkością źródła, patrz (ryc. 6.12, b).

W przypadku fal sprężystych w ośrodku nie występuje poprzeczny efekt Dopplera. Wynika to z faktu, że w celu określenia częstotliwości fali odbieranej przez odbiornik rzuty prędkości są pobierane na linię prostą łączącą źródło i odbiornik (patrz ryc. 6.11, c) i nie ma dylatacji czasu dla fale sprężyste.

Efekt Dopplera ma szerokie zastosowania praktyczne, na przykład do pomiaru prędkości gwiazd i galaktyk poprzez przesunięcie Dopplera (czerwone) linii w ich widmach emisyjnych; do wyznaczania prędkości poruszających się celów w radarze i sonarze; do pomiaru temperatury ciał metodą dopplerowskiego poszerzania linii emisyjnych atomów i cząsteczek itp.

Efekt Dopplera- zmianę częstotliwości i długości fal rejestrowanych przez odbiornik, spowodowaną ruchem ich źródła i/lub ruchem odbiornika.

Istota zjawiska

Efekt Dopplera można łatwo zaobserwować w praktyce, gdy obok obserwatora przejeżdża samochód z włączoną syreną. Załóżmy, że syrena wydaje określony dźwięk, który się nie zmienia. Gdy samochód nie porusza się względem obserwatora, wówczas słyszy on dokładnie ten sam dźwięk, jaki wydaje syrena. Jeśli jednak samochód zbliży się do obserwatora, częstotliwość fal dźwiękowych wzrośnie (a długość się zmniejszy), a obserwator usłyszy dźwięk wyższy niż w rzeczywistości emituje syrena. W momencie, gdy samochód przejedzie obok obserwatora, usłyszy on sam dźwięk, jaki faktycznie wydaje syrena. A kiedy samochód pojedzie dalej i odsunie się, a nie zbliży, obserwator usłyszy niższy ton ze względu na niższą częstotliwość (i odpowiednio dłuższą długość) fal dźwiękowych.

Opis matematyczny

Częstotliwość rejestrowana przez odbiornik stacjonarny

gdzie jest prędkością odbiornika względem ośrodka (dodatnią, jeśli porusza się w kierunku źródła).

Podstawiając wartość częstotliwości ze wzoru (1) do wzoru (2) otrzymujemy wzór dla przypadku ogólnego:

Relatywistyczny efekt Dopplera wynika z dwóch powodów:

klasyczny analog zmiany częstotliwości przy względnym ruchu źródła i odbiornika;

Jak obserwować efekt Dopplera

Aplikacja

Radar dopplerowski to radar mierzący zmianę częstotliwości sygnału odbitego od obiektu. Na podstawie zmiany częstotliwości obliczana jest składowa promieniowa prędkości obiektu (rzut prędkości na linię prostą przechodzącą przez obiekt i radar). Radary dopplerowskie znajdują zastosowanie w różnorodnych obszarach: do określania prędkości samolotów, statków, samochodów, hydrometeorów (np. chmur), prądów morskich i rzecznych oraz innych obiektów.

Astronomia
- Promieniowa prędkość ruchu gwiazd, galaktyk i innych ciał niebieskich jest określona przez przesunięcie linii widmowych. Wykorzystując efekt Dopplera, wyznacza się ich prędkość radialną na podstawie widma ciał niebieskich. Zmiana długości fal drgań światła powoduje, że wszystkie linie widmowe w widmie źródła przesunięte są w stronę fal długich, jeśli prędkość radialna jest skierowana od obserwatora (przesunięcie ku czerwieni), oraz w stronę krótkich, jeśli kierunek jego prędkość radialna jest skierowana w stronę obserwatora (przesunięcie fioletu). Jeżeli prędkość źródła jest mała w porównaniu z prędkością światła (300 000 km/s), wówczas prędkość radialna jest równa prędkości światła pomnożonej przez zmianę długości fali dowolnej linii widmowej i podzielonej przez długość fali tej samej linii w źródle stacjonarnym.
- Temperaturę gwiazd określa się poprzez zwiększenie szerokości linii widmowych
Nieinwazyjny pomiar prędkości przepływu. Efekt Dopplera służy do pomiaru natężenia przepływu cieczy i gazów. Zaletą tej metody jest to, że nie wymaga umieszczania czujników bezpośrednio w przepływie. Prędkość jest wyznaczana poprzez rozpraszanie ultradźwięków na niejednorodności ośrodka (cząstki zawiesiny, krople cieczy niemieszające się z głównym strumieniem, pęcherzyki gazu).
Alarmy bezpieczeństwa. Do wykrywania poruszających się obiektów
Wyznaczanie współrzędnych. W systemie satelitarnym Cospas-Sarsat współrzędne nadajnika awaryjnego na ziemi wyznaczane są przez satelitę na podstawie otrzymanego od niego sygnału radiowego, wykorzystując efekt Dopplera.

Sztuka i kultura

W 6. odcinku 1. sezonu amerykańskiego serialu komediowego „Teoria wielkiego podrywu” dr Sheldon Cooper udaje się na Halloween, na które zakłada kostium symbolizujący efekt Dopplera. Jednak wszyscy obecni (oprócz przyjaciół) myślą, że jest zebrą.

Notatki

Zobacz także

Spinki do mankietów

Wykorzystanie efektu Dopplera do pomiaru prądów oceanicznych

Fundacja Wikimedia.

Polimorfizm wirusów komputerowych

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach:- Efekt Dopplera Zmiana częstotliwości występująca, gdy nadajnik porusza się względem odbiornika i odwrotnie. [L.M. Niewdiajew. Technologie telekomunikacyjne. Podręcznik angielsko-rosyjskiego słownika objaśniającego. Pod redakcją Yu.M. Gornostajewa. Moskwa… informator. Pod redakcją Yu.M. Gornostajewa. Moskwa…

Zobacz, co oznacza „efekt Dopplera” w innych słownikach: Przewodnik tłumacza technicznego

Niech w gazie lub cieczy w pewnej odległości od źródła fali znajduje się urządzenie, które odbiera drgania ośrodka i które nazwiemy odbiornikiem. Jeżeli źródło i odbiornik fal są nieruchome względem ośrodka, w którym fala się rozchodzi, wówczas częstotliwość oscylacji odbieranych przez odbiornik będzie równa częstotliwości oscylacji źródła. Jeśli źródło lub odbiornik lub oba poruszają się względem ośrodka, wówczas częstotliwość v odbierana przez odbiornik może okazać się inna niż. Zjawisko to nazywa się efektem Dopplera.

Załóżmy, że źródło i odbiornik poruszają się po łączącej je linii prostej. Prędkość źródła będzie uznawana za dodatnią, jeśli źródło porusza się w kierunku odbiornika, i ujemną, jeśli źródło porusza się w kierunku od odbiornika. Podobnie prędkość odbiornika będzie uznawana za dodatnią, jeśli odbiornik porusza się w kierunku źródła, i ujemną, jeśli odbiornik porusza się w kierunku od źródła.

Jeżeli źródło jest nieruchome i oscyluje z określoną częstotliwością, to zanim źródło zakończy oscylację, „grzbiet” fali wytworzonej w wyniku pierwszej oscylacji będzie miał czas na przebycie drogi v w ośrodku (v jest prędkością propagacja fali względem ośrodka). W rezultacie fale generowane przez źródło w ciągu sekundy składające się z „grzbietów” i „dolin” będą pasować do długości v. Jeżeli źródło porusza się względem ośrodka z pewną prędkością, to w momencie zakończenia przez źródło oscylacji „grzbiet” powstały w wyniku pierwszego oscylacji będzie znajdował się w pewnej odległości od źródła (ryc. 103.1). W rezultacie „grzbiety” i „doliny” fali będą pasować na całej długości, tak że długość fali będzie równa

W ciągu sekundy obok stacjonarnego odbiornika miną „grzbiety” i „doliny”, leżące na długości v. Jeśli odbiornik porusza się z dużą prędkością, to na koniec odcinka czasu trwającego 1 s odczuje „zagłębienie”, które na początku tego odcinka znajdowało się w odległości numerycznie równej .

W ten sposób odbiornik wykryje w ciągu sekundy oscylacje odpowiadające „grzbietom” i „dolinom”, które mieszczą się na długości liczbowo równej (ryc. 103.2) i będzie oscylować z częstotliwością

Podstawiając wyrażenie (103.1) za K do tego wzoru, otrzymujemy

(103.2)

Z wzoru (103.2) wynika, że gdy źródło i odbiornik poruszają się w taki sposób, że odległość między nimi maleje, to częstotliwość v odbierana przez odbiornik okazuje się większa od częstotliwości źródła

Jeśli odległość między źródłem a odbiornikiem wzrośnie, v będzie mniejsze niż

Jeżeli kierunki prędkości nie pokrywają się z linią prostą przechodzącą przez źródło i odbiornik, zamiast wzoru (103.2) należy przyjąć rzuty wektorów na kierunek określonej prostej.

Ze wzoru (103.2) wynika, że efekt Dopplera dla fal dźwiękowych jest określony przez prędkości ruchu źródła i odbiornika względem ośrodka, w którym dźwięk się rozchodzi. Efekt Dopplera obserwuje się również dla fal świetlnych, ale wzór na zmianę częstotliwości ma inną postać niż (103.2). Wynika to z faktu, że dla fal świetlnych nie ma ośrodka materialnego, którego wibracje stanowiłyby „światło”. Dlatego prędkości źródła i odbiornika światła względem „ośrodka” nie mają sensu. W przypadku światła możemy mówić jedynie o względnej prędkości odbiornika i źródła. Efekt Dopplera dla fal świetlnych zależy od wielkości i kierunku tej prędkości. Efekt Dopplera dla fal świetlnych omówiono w § 151.