Dopplerov učinak u radarskoj formuli. U općem slučaju, kada se i izvor i promatrač kreću brzinama x H i x H, formula za Dopplerov učinak ima oblik

Dopplerov efekt fizikalna je pojava koja se sastoji u promjeni frekvencije valova ovisno o kretanju izvora tih valova u odnosu na promatrača. Kako se izvor približava, frekvencija valova koje emitira raste, a duljina se smanjuje. Kako se izvor valova udaljava od promatrača, njihova se frekvencija smanjuje, a valna duljina povećava.

Na primjer, u slučaju zvučnih valova, kako se izvor udaljava, visina će se smanjivati, a kako se izvor približava, visina će postajati viša. Dakle, promjenom visine možete odrediti približava li se ili udaljava vlak, automobil s posebnim zvučnim signalom itd. Elektromagnetski valovi također pokazuju Dopplerov efekt. Ako se izvor ukloni, promatrač će primijetiti pomak spektra na "crvenu" stranu, tj. u smjeru duljih valova, a pri približavanju - u "ljubičastom", tj. prema kraćim valnim duljinama.

Dopplerov efekt pokazao se iznimno korisnim otkrićem. Zahvaljujući njemu otkriveno je širenje Svemira (spektri galaksija su pomaknuti u crveno, dakle, udaljavaju se od nas); razvio metodu za dijagnosticiranje kardiovaskularnog sustava određivanjem brzine krvotoka; stvoreni su razni radari, uključujući i one koje koristi prometna policija.

Najpopularniji primjer širenja Dopplerovog efekta: automobil sa sirenom. Kad jaše prema vama ili od vas, čujete jedan zvuk, a kad prođe, onda sasvim drugi - niži. Dopplerov učinak povezan je ne samo sa zvučnim valovima, već i s bilo kojim drugim. Pomoću Dopplerovog efekta možemo odrediti brzinu nečega, bilo automobila ili nebeskih tijela, pod uvjetom da znamo parametre (frekvenciju i valnu duljinu). Sve vezano uz telefonske mreže, Wi-Fi, protuprovalne alarme - posvuda možete promatrati Dopplerov efekt.

Ili uzmite semafor - ima crvenu, žutu i zelenu boju. Ovisno o tome koliko se brzo krećemo, te se boje mogu mijenjati, ali ne međusobno, već prema ljubičastoj: žuta će ići u zelenu, a zelena u plavu.

Zašto ne? Ako se udaljavamo od izvora svjetla i gledamo unatrag (ili se semafor udaljava od nas), tada će se boje pomaknuti prema crvenoj.

I, možda, vrijedi pojasniti da je brzina kojom se crvena boja može zamijeniti sa zelenom puno veća od one kojom se možete voziti cestama.

Odgovor

Komentar

Bit Dopplerovog efekta je da ako se izvor zvuka približi ili udalji od promatrača, tada se frekvencija zvuka koji emitira mijenja sa stajališta promatrača. Tako se, primjerice, mijenja zvuk motora automobila koji prolazi pokraj vas. Viši je dok vam se približava i naglo se spušta kada proleti pored vas i počne se udaljavati. Promjena frekvencije je to jača što je brzina izvora zvuka veća.

Usput, ovaj efekt vrijedi ne samo za zvuk, već i, recimo, za svjetlo. Samo što je zvuk jasniji - može se promatrati pri relativno malim brzinama. Vidljiva svjetlost ima tako visoku frekvenciju da su male promjene uzrokovane Dopplerovim efektom nevidljive golim okom. Međutim, u nekim slučajevima Dopplerov učinak mora se uzeti u obzir čak iu radio komunikacijama.

Ako ne ulazite u stroge definicije i pokušate objasniti učinak, kako kažu, na prstima, onda je sve vrlo jednostavno. Zvuk (kao svjetlo ili radio signal) je val. Radi jasnoće, pretpostavimo da frekvencija primljenog vala ovisi o tome koliko često primamo "vrhove" shematskog vala (). Ako su izvor i prijemnik stacionarni (da, relativno jedan prema drugom), tada ćemo primati "grebene" s istom frekvencijom kojom ih prijemnik emitira. Ako se izvor i prijemnik počnu približavati, tada ćemo početi primati to češće, što je veća brzina približavanja - brzine će se zbrajati. Kao rezultat toga, frekvencija zvuka na prijemniku bit će veća. Ako se izvor počne udaljavati od prijemnika, tada će svakom sljedećem "grebenu" trebati nešto više vremena da stigne do prijemnika - "grebene" ćemo početi primati nešto rjeđe nego što ih izvor emitira. Frekvencija zvuka na prijemniku bit će niža.

Ovo je objašnjenje donekle shematično, ali obuhvaća opći princip.

Ukratko, promjena promatrane frekvencije i valne duljine u slučaju da se izvor i prijamnik pomiču jedan u odnosu na drugog. Povezano s konačnošću brzine širenja valova. Ako se izvor približi prijemniku, frekvencija se povećava (češće se bilježi vrh vala); udaljavaju se jedan od drugog - frekvencija pada (vrh vala se bilježi rjeđe). Tipična ilustracija učinka je sirena specijalnih službi. Doveze li ti se hitna pomoć - sirena zacvili, odveze se - zazuji bas. Poseban slučaj je širenje elektromagnetskog vala u vakuumu - tu se dodaje relativistička komponenta, a Dopplerov efekt također se očituje u slučaju kada prijemnik i izvor miruju jedan u odnosu na drugi, što se objašnjava svojstvima vremena.

Pokušat ću odgovoriti na najjednostavniji način:
Zamislite da stojite na mjestu i svake sekunde pokrećete val (npr. svojim glasom), koji se radijalno širi od vas brzinom od 100 m/s.

Neka se u plinu ili tekućini na određenoj udaljenosti od izvora valova nalazi uređaj koji opaža vibracije medija, a koji ćemo nazvati prijamnikom. Ako su izvor i prijamnik valova nepomični u odnosu na medij u kojem se val širi, tada će frekvencija oscilacija koju percipira prijamnik biti jednaka frekvenciji oscilacija izvora. Ako se izvor ili prijamnik, ili oboje, kreću relativno u odnosu na medij, tada se frekvencija v koju percipira prijamnik može pokazati različitom od Ova pojava naziva se Dopplerov efekt.

Pretpostavimo da se izvor i prijamnik kreću po ravnoj crti koja ih povezuje. Brzina izvora smatrat će se pozitivnom ako se izvor kreće prema prijamniku, a negativnom ako se izvor udaljava od prijamnika. Slično, brzina prijamnika smatrat će se pozitivnom ako se prijamnik kreće prema izvoru, a negativnom ako se prijamnik udaljava od izvora.

Ako je izvor stacionaran i oscilira s frekvencijom, tada će do trenutka kada izvor završi titranje, "vrh" vala generiranog prvim titranjem imati vremena prijeći put v u mediju (v je brzina širenje vala u odnosu na medij). Posljedično, "vrhovi" i "dolovi" valova koje generira izvor u sekundi će stati u duljinu v. Ako se izvor kreće u odnosu na medij brzinom, tada će u trenutku kada izvor završi titranje, "greben" generiran prvim titranjem biti udaljen od izvora (slika 103.1). Posljedično, "vrhovi" i "dolovi" vala će stati na duljinu, tako da će valna duljina biti jednaka

U sekundi će "grebeni" i "korita" proći pored fiksnog prijemnika, uklapajući se na duljinu v. Ako se prijamnik kreće brzinom, tada će na kraju vremenskog intervala od 1 sekunde uočiti "korito", koje je na početku tog intervala bilo odvojeno od njegovog trenutnog položaja udaljenošću brojčano jednakom .

Dakle, prijemnik će u sekundi uočiti vibracije koje odgovaraju "vrhovima" i "dolinama" koje se uklapaju na duljinu brojčano jednaku (Sl. 103.2), i oscilirati će s frekvencijom

Zamjenom izraza (103.1) za K u ovu formulu, dobivamo

(103.2)

Iz formule (103.2) slijedi da s takvim kretanjem izvora i prijamnika, u kojem se udaljenost između njih smanjuje, frekvencija v koju percipira prijamnik ispada da je veća od frekvencije izvora

Ako se udaljenost između izvora i prijemnika poveća, v će biti manji od

Ako se smjerovi brzina ne poklapaju s pravcem koji prolazi kroz izvor i prijamnik, umjesto formule (103.2) potrebno je uzeti projekcije vektora na smjer navedenog pravca.

Iz formule (103.2) proizlazi da je Dopplerov efekt za zvučne valove određen brzinama izvora i prijamnika u odnosu na medij u kojem se zvuk širi. Za svjetlosne valove također se opaža Dopplerov efekt, ali formula za promjenu frekvencije ima drugačiji oblik od (103.2). To je zbog činjenice da za svjetlosne valove ne postoji materijalni medij čije bi vibracije predstavljale "svjetlost". Stoga brzine izvora i primatelja svjetlosti u odnosu na "medij" nemaju smisla. U slučaju svjetlosti možemo govoriti samo o relativnoj brzini primatelja i izvora. Dopplerov učinak za svjetlosne valove ovisi o veličini i smjeru te brzine. O Dopplerovom efektu za svjetlosne valove raspravlja se u § 151.

Registriran od strane prijamnika, uzrokovan kretanjem njihovog izvora i/ili kretanjem prijemnika. Lako je to uočiti u praksi kada pored promatrača prođe automobil s uključenom sirenom. Pretpostavimo da sirena ispušta određeni ton koji se ne mijenja. Kada se automobil ne kreće u odnosu na promatrača, tada on čuje točno onaj ton koji ispušta sirena. Ali ako se automobil približi promatraču, tada će se frekvencija zvučnih valova povećati (a duljina smanjiti), a promatrač će čuti jači ton nego što sirena stvarno emitira. U tom trenutku, kada automobil bude prolazio pored promatrača, on će čuti upravo ton koji sirena zapravo ispušta. A kada automobil putuje dalje i već će se udaljavati, a ne približavati, promatrač će čuti niži ton, zbog niže frekvencije (i, sukladno tome, veće duljine) zvučnih valova.

Za valove koji se šire u nekom mediju (na primjer, zvuku), treba uzeti u obzir kretanje i izvora i primatelja valova u odnosu na taj medij. Za elektromagnetske valove (primjerice svjetlost), za čije širenje nije potreban medij, važno je samo relativno gibanje izvora i prijamnika.

Važan je i slučaj kada se nabijena čestica giba u mediju relativističkom brzinom. U ovom slučaju se u laboratorijskom sustavu registrira Čerenkovljevo zračenje koje je u izravnoj vezi s Dopplerovim efektom.

gdje f 0 je frekvencija kojom izvor emitira valove, c je brzina širenja vala u mediju, v- brzina izvora vala u odnosu na medij (pozitivna ako se izvor približava prijamniku i negativna ako se udaljava).

Frekvencija snimljena fiksnim prijemnikom

u- brzina prijamnika u odnosu na medij (pozitivna ako se kreće prema izvoru).

Zamjenom vrijednosti frekvencije iz formule (1) u formulu (2) dobivamo formulu za opći slučaj.

gdje S- brzina svjetlosti, v- relativna brzina prijamnika i izvora (pozitivna ako su udaljeni jedan od drugoga).

Kako promatrati Dopplerov efekt

Budući da je fenomen karakterističan za sve oscilatorne procese, vrlo ga je lako promatrati za zvuk. Frekvenciju zvučnih vibracija uho percipira kao visinu zvuka. Potrebno je pričekati situaciju kada će automobil koji se brzo kreće pokraj vas proći uz zvuk, na primjer, sirenu ili samo zvučni signal. Čut ćete da će, kada vam se automobil približava, ton biti viši, zatim kada vam je automobil blizu, naglo će se spustiti, a onda će, kada se udaljava, automobil zatrubiti niže.

Primjena

doppler radar

Linkovi

Primjena Dopplerovog efekta za mjerenje strujanja u oceanu

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

Yushkevich R.S., Degtyareva E.R.

U članku se daje izvod formula za Dopplerov efekt bez korištenja zakona zbrajanja brzina, već korištenjem načela konstantnosti brzine svjetlosti samo u odnosu na izvor svjetlosti. Određuje se prostorna granica mogućnosti primanja elektromagnetskih valova. Razmatra se ovisnost brzine svjetlosti o udaljenosti. Određen je koeficijent za izračunavanje brzine svjetlosti.

Kako bismo objasnili učinak, pretpostavljamo da je svjetlost koja dolazi iz izvora svjetlosti povezana s izvorom i da se širi od njega brzinom s = 3 10 8 m/s glede izvora. Za prijemnik, brzina svjetlosti u odnosu na izvor će se dodati brzini izvora v.

Odrediti ovisnost frekvencije svjetlosti ν od brzine v, razmotrite širenje svjetlosti iz dva izvora, od kojih je jedan Ѕ udaljava od prijemnika brzinom v, i drugi S 0 počiva.

Riža. jedan.

Isti izvori emitiraju svjetlost iste frekvencije ν 0 . Svjetlost putuje istom brzinom u odnosu na izvore S, dakle duljina emitiranog vala λ 0 bit će isto. Iz izvora koji se kreće, svjetlost će se približavati prijemniku velikom brzinom S-v i valna duljina λ 0 bit će prihvaćen na vrijeme T =(period), a od izvora u mirovanju - u vremenu T 0 =. Periode su recipročne vrijednosti frekvencija titranja i . Zamijenite vrijednosti T i T 0 u dobivene jednakosti

dijeleći ih pojam po pojam, dobivamo

dobivamo [str. 181].

(1)

U slučaju da se izvor i prijemnik približavaju, potreban vam je znak v zamijenimo sa suprotnim, dobivamo . Imajte na umu da S-v i c su brzine svjetlosti u odnosu na prijemnik i izvor svjetlosti.

Sada razmotrite slučaj kada se izvor svjetlosti kreće okomito na smjer prijemnika. S obzirom da je svjetlost povezana s izvorom, širi se u odnosu na njega velikom brzinom S i ići s njim na brzinu v da bi pogodio prijemnik mora biti usmjeren pod određenim kutom α tako grijehα= . U ovom slučaju, komponenta brzine svjetlosti, koja se podudara sa smjerom prema prijemniku ALI bit će , komponenta v u tom smjeru jednaka je 0. Kako ne bismo ponavljali prethodno razmišljanje, koristimo formulu (1), S-v zamijeniti s , a brzina c u odnosu na izvor ostaje nepromijenjena. Kao rezultat toga dobivamo:

što odgovara rezultatu dobivenom u pokusima Ivesa [str. 181].

Riža. 2.

Kada svjetlost prelazi od izvora do prijemnika, njena se frekvencija mijenja od ν 0 prije ν. Iz formule s=λν Iz toga slijedi da se valna duljina također mora promijeniti. Ako je iz izvora svjetlosti emitiran val duljine λ 0 , tada će ga prijemnik drugačije primiti, recimo λ . Dobijte vrijednost λ moguće je korištenjem λ i ν količine su obrnuto proporcionalne . Zamjena vrijednosti ν iz formule (1), dobivamo

Radi veće sigurnosti ovu formulu dobivamo na drugačiji način.

Svaki prijamnik svjetlosti može biti i emiter, što znači da ima isti medij za prijenos svjetlosti kao i izvor, a svjetlost se u njemu širi brzinom S. Svjetlost, prolazeći od medija izvora do medija primatelja, dobiva na brzini S u vezi prijemnika.

Valna duljina λ 0 od izvora do sučelja između izvora i primatelja medij se približava brzinom sa -v a granica će proći u vremenu C od samog početka vala koji ulazi u sferu medija primatelja, njegov početak dobiva brzinu c u odnosu na prijamnik i u vremenu T proći će put λ = cT. Zamjena vrijednosti T, dobivamo:

Riža. 3.

U prvoj polovici XX. stoljeća. Američki znanstvenik Hubble u spektrima dalekih zvijezda otkrio je pomak spektralnih linija prema crvenom dijelu spektra u odnosu na laboratorijske spektre - "crveni pomak". To je značilo da je duljina primljenog vala λ veća od λ 0 i što je zvijezda udaljenija, to je veći "crveni pomak".

u formulu (2) uključuje četiri količine λ, λ 0 , s i v. U vrijeme kada je otkriven "crveni pomak", brzina svjetlosti s Einsteinovim postulatom bila je fiksirana kao konstantna u odnosu na bilo koji referentni okvir, što znači da λ 0 , povezan s brzinom svjetlosti c i izvor zračenja pokazao se konstantnim. U formuli (2) varijabla λ , pokazalo se da je povezan s brzinom izvora v. Povećati λ uzrokuje povećanje v.

“Crveni pomak” opaža se kod zvijezda raspoređenih u svim smjerovima, pa je prepoznata činjenica širenja Svemira.

U astronomiji je veza između λ i v definirana je drugom formulom

(3)

za izvor zračenja koji se udaljava.

Za istu pojavu i iste veličine dvije formule uspostavljaju različitu ovisnost! Da bismo ovo razumjeli, usporedimo rezultate koje ove formule daju za različite v. Ograničenja vrijednosti brzine v formule nisu potrebne. Radi praktičnosti, označavamo valne duljine λ 3 i λ2 prema oznaci formula (3) i ( 2 ) u koje su uključeni. Na v=0 :

Na 0< v< с usporedi podjelu:

Ako a v"S, zatim i λ 3 ≈ λ 2 . Pod ova dva uvjeta rezultati praktički ne proturječe jedni drugima.

Kada je v = c; λ 2 okreće u beskonačnost, dok formula (1) daje . Ispada da svjetlosni val od izvora do prijemnika ne dolazi, već je brzinom S kretat će se od izvora do prijamnika i zajedno s izvorom udaljavat će se od njega istom brzinom c - c = 0.

Treća usporedba zahtijeva od nas da zaključimo koja formula ispravno odražava stvarnost. Podrijetlo formule (2) razmotreno na početku članka. Sada da vidimo kako se formula dobiva (3).

Riža. četiri.

Zamislimo da je izvor svjetlosti okružen medijem u kojem se svjetlost širi prema prijemniku brzinom S. Izvor svjetlosti u točki ALI počeo emitirati val. Označeno je vrijeme emisije jednog vala T(razdoblje). Od trenutka kada se val počne pojavljivati, počinje se kretati prema prijamniku u okolini velikom brzinom S i za vrijeme T odmaknuti se od točke ALI na udaljenosti sv. Ali u isto vrijeme, izvor, koji se kreće od prijemnika, bit će u točki IZ, prolazeći udaljenost AC =vT gdje će biti kraj vala. Udaljenost od IZ do B i bit će valna duljina λ = cT +vT = (c +v)T

Ako se izvor ne miče, onda v = 0 a valna duljina bit će λ 0 = st. Dijeljenje λ na λ 0 dobivamo:

Na početku članka razmatrali smo medij koji daje brzinu svjetlosti c, povezan je ili s izvorom svjetlosti ili s prijemnikom svjetlosti. Prvi daje formule (1) i (2). Vjerojatnost da je drugi, od udaljenog prijemnika svjetlosti, više utjecao na brzinu svjetlosti nego okolina izvora svjetlosti, zanemariva je. Ostaje medij koji nije povezan ni s izvorom ni s prijamnikom svjetlosti, a koji na širenje zvuka djeluje poput zraka (tvari). Ali negativan rezultat Michelsonovih eksperimenata za otkrivanje "eteričnog vjetra" pokazao je da takav medij ne postoji u prirodi. Ostaje dati prednost formuli (2). Ranije je primijećeno da kada se izvor svjetlosti ukloni brzinom v = c, val neće doći do prijemnika, a signal neće biti primljen.

Hubble je uveo zakon koji nosi njegovo ime [str. 120]

v= HD,

gdje je v brzina uklanjanja izvora svjetlosti, D je udaljenost između izvora i prijemnika, H je koeficijent proporcionalnosti, koji se naziva Hubbleova konstanta.

1 Mpc = 106 kom; 1pc (parsek) = 3,26 svjetlosnih godina = 3. 10 13 km.

Nađi udaljenost na kojoj je v = c: ;

D je polumjer sfere koji ograničava prijem izravnog elektromagnetskog zračenja iz prostranstava Svemira. Iz zona koje graniče s ovom kuglom u njenom unutarnjem dijelu, elektromagnetsko zračenje može doći samo u obliku radio valova. U prirodi ne postoji prioritetni smjer u rasporedu zvijezda, pa bi radioemisija trebala dolaziti sa svih strana ravnomjerno.

Razmotrimo slučaj kada v>s. U ovom slučaju formule (1) i (2) daju: i .

To znači da val mora dolaziti iz smjera suprotnog od smjera gdje se nalazi emiter.

Na v= 2s imamo

Val će doći bez "crvenog pomaka". Granica mogućeg prijema elektromagnetskog zračenja definirana u članku bit će točna ako je Hubbleov zakon točan i "crveni pomak" uzrokovan isključivo uklanjanjem emitera. Ako se pronađu drugi čimbenici koji smanjuju brzinu svjetlosti u odnosu na prijamnik (a mogu biti), tada se može približno odrediti granica prijema valova.

Prijeđimo sada na formule (1) i (2). U njima c-v je brzina svjetlosti u odnosu na prijemnik, označimo je c 1 \u003d c-v gdje v=c-c 1.U formulama v predstavlja razliku u brzinama svjetlosti, bez obzira na prirodu njenog nastanka. Općenito je prihvaćeno da je to rezultat uklanjanja izvora svjetlosti. Ali ta razlika u brzini može nastati i zbog smanjenja brzine svjetlosti s povećanjem udaljenosti. Svjetlost je tok energetskih kvanta i moguće je da se njihova brzina smanji.

Pretpostavimo da se brzina svjetlosti smanjuje s povećanjem udaljenosti od izvora svjetlosti, slikovito rečeno, “svjetlost stari”.

Poznato je da se brzina svjetlosti smanjuje pri prelasku iz optički manje gušćeg medija u gušći. To je zbog činjenice da se uvjeti za prolaz svjetlosti mijenjaju. Smanjenje brzine karakterizira indeks loma n;, gdje S je brzina svjetlosti u vakuumu a od 1- brzina u drugom okruženju.

Ako se, prema pretpostavci, brzina svjetlosti smanjuje s povećanjem udaljenosti od izvora svjetlosti, tada se mijenjaju i uvjeti za njezin prolaz, što se također može karakterizirati indeksom loma n. Dobivamo da će smanjena brzina svjetlosti biti .

U članku "Fizo's Experiment" (j. "Modern high technology" br. 2, 2007.) za određivanje brzine svjetlosti u gibljivom mediju, indeks loma n korišten je u obliku , gdje je dio indikatora određen emitirajućim atomom, a određen je uvjetima prolaska svjetlosti u mediju.

Primijenimo ovaj prikaz indeksa loma i za vakuum. Ako bismo prihvatili pretpostavku da se brzina svjetlosti smanjuje u vakuumu, a vakuum je homogena sredina, onda bi smanjenje brzine svjetlosti trebalo ovisiti samo o udaljenosti i proporcionalno joj. Dakle, može se napisati gdje D- udaljenost od izvora svjetlosti, μ - koeficijent proporcionalnosti je konstantna vrijednost. Brzina primljene svjetlosti bit će

Razlika između početne i smanjene brzine svjetlosti bit će

Ovdje je odnos između smanjenja brzine svjetlosti i udaljenosti D. Veza između ovih veličina također izražava Hubbleov zakon gdje v- brzina uklanjanja zvijezde, koja je za prijemnik svjetlosti razlika c-c 1 .

Usporedite vrijednosti v, koje daju ove dvije jednadžbe za granične vrijednosti udaljenosti D.

Ako je , tada iz prve jednadžbe dobivamo: , n=1 (za male udaljenosti) i . Iz Hubbleovog zakona također dobivamo .

Ako ova podudarnost nije slučajna, može se pretpostaviti da su kvanti svjetlosne energije povezani s odašiljačem, na što ukazuje i veza medija koji nosi svjetlost s izvorom svjetlosti.

Za određivanje brzine od 1, potrebno je odlučiti o n jednadžba:

a kroz n pronađite brzinu od 1.

Za male vrijednosti D može se koristiti Hubbleov zakon.

Postoji jasna kontradikcija u članku. Na temelju koncepta širenja Svemira donesen je zaključak o postojanju granice za mogući prijem elektromagnetskih valova, a na temelju prirodnog smanjenja brzine svjetlosti te granice nema. Ispostavilo se da će otkriće takve granice biti dokaz širenja svemira.

U članku je također bez uvjerljive osnove prihvaćena pretpostavka o ovisnosti brzine svjetlosti o udaljenostima. Razlozi za ovu pretpostavku otkrit će se pri razmatranju procesa emisije svjetlosnih kvanta od strane atoma.

BIBLIOGRAFIJA:

Zisman G.A., Todes O.M., Tečaj opće fizike v.3. - M.: "Nauka", 1972.
Voroncov - Veljaminov B.A. Astronomija 10. - M .: "Prosvjetljenje", 1983

Bibliografska poveznica

Yushkevich R.S., Degtyareva E.R. DOPPLEROV EFEKT I BRZINA SVJETLOSTI // Fundamentalna istraživanja. - 2008. - br. 3. - str. 17-24;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=2764 (datum pristupa: 04.03.2019.). Predstavljamo vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Academy of Natural History"

Izvor valova pomiče se ulijevo. Tada frekvencija valova postaje veća (više) s lijeve strane, a niža (manja) s desne strane, drugim riječima, ako izvor vala sustigne valove koje emitira, tada se valna duljina smanjuje. Ako se ukloni, valna duljina se povećava.

Doppler efekt- promjena frekvencije i duljine valova snimljenih prijamnikom, uzrokovana kretanjem njihovog izvora i/ili kretanjem prijamnika.

Suština fenomena

Dopplerov efekt lako je uočiti u praksi kada pored promatrača prođe automobil s uključenom sirenom. Pretpostavimo da sirena ispušta određeni ton koji se ne mijenja. Kada se automobil ne kreće u odnosu na promatrača, tada on čuje točno onaj ton koji ispušta sirena. Ali ako se automobil približi promatraču, tada će se frekvencija zvučnih valova povećati (a duljina smanjiti), a promatrač će čuti jači ton nego što sirena stvarno emitira. U tom trenutku, kada automobil bude prolazio pored promatrača, on će čuti upravo ton koji sirena zapravo ispušta. A kada automobil putuje dalje i već će se udaljavati, a ne približavati, promatrač će čuti niži ton, zbog niže frekvencije (i, sukladno tome, veće duljine) zvučnih valova.

Matematički opis

Ako se izvor vala giba u odnosu na medij, tada udaljenost između vrhova vala (valna duljina) ovisi o brzini i smjeru gibanja. Ako se izvor kreće prema prijemniku, odnosno sustiže val koji emitira, tada se valna duljina smanjuje, ako se udaljava, valna duljina se povećava:

gdje je frekvencija kojom izvor emitira valove, je brzina širenja valova u mediju, je brzina izvora valova u odnosu na medij (pozitivna ako se izvor približava prijemniku i negativna ako se udaljava).

Frekvencija snimljena fiksnim prijemnikom

gdje je brzina prijamnika u odnosu na medij (pozitivna ako se kreće prema izvoru).

Zamjenom vrijednosti frekvencije iz formule (1) u formulu (2) dobivamo formulu za opći slučaj:

gdje je brzina svjetlosti, je brzina izvora u odnosu na prijamnik (promatrač), je kut između smjera prema izvoru i vektora brzine u referentnom okviru prijamnika. Ako se izvor radijalno udaljava od promatrača, onda ako se približava - .

Relativistički Dopplerov učinak nastaje iz dva razloga:

klasični analog promjene frekvencije s relativnim gibanjem izvora i prijamnika;

Potonji faktor dovodi do transverzalnog Dopplerovog efekta kada je kut između valnog vektora i brzine izvora . U ovom slučaju, promjena frekvencije je čisto relativistički učinak koji nema klasičnog analoga.

Kako promatrati Dopplerov efekt

Budući da je fenomen karakterističan za sve valove i tokove čestica, vrlo ga je lako promatrati za zvuk. Frekvenciju zvučnih vibracija uho percipira kao visinu zvuka. Potrebno je pričekati situaciju kada će automobil ili vlak koji se brzo kreće pokraj vas proći uz zvuk, na primjer, sirenu ili samo zvučni signal. Čut ćete da će, kada vam se automobil približava, ton biti viši, zatim kada vam je automobil blizu, naglo će se spustiti, a onda će, kada se udaljava, automobil zatrubiti niže.

Primjena

Doppler radar je radar koji mjeri promjenu frekvencije signala reflektiranog od objekta. Iz promjene frekvencije izračunava se radijalna komponenta brzine objekta (projekcija brzine na ravnu liniju koja prolazi kroz objekt i radar). Doppler radari mogu se koristiti u raznim područjima: za određivanje brzine zrakoplova, brodova, automobila, hidrometeora (na primjer oblaka), morskih i riječnih struja, kao i drugih objekata.

Astronomija
- Pomicanjem linija spektra određuje se radijalna brzina gibanja zvijezda, galaksija i drugih nebeskih tijela. Uz pomoć Dopplerovog efekta određuje se njihova radijalna brzina iz spektra nebeskih tijela. Promjena valnih duljina svjetlosnih oscilacija dovodi do toga da su sve spektralne linije u spektru izvora pomaknute prema dugim valovima, ako je njegova radijalna brzina usmjerena od promatrača (crveni pomak), i prema kratkim, ako je smjer radijalne brzine je prema promatraču (ljubičasti pomak) . Ako je brzina izvora mala u usporedbi s brzinom svjetlosti (300 000 km/s), tada je radijalna brzina jednaka brzini svjetlosti pomnoženoj s promjenom valne duljine bilo koje spektralne linije i podijeljenoj s valnom duljinom iste linije. u stacionarnom izvoru.
- Povećanjem širine linija spektra odredite temperaturu zvijezda
Neinvazivno mjerenje protoka. Dopplerov efekt mjeri brzinu protoka tekućina i plinova. Prednost ove metode je što nije potrebno postavljati senzore izravno u protok. Brzina se određuje raspršenjem ultrazvuka na nehomogenostima medija (čestice suspenzije, kapi tekućine koje se ne miješaju s glavnim tokom, mjehurići plina).
Sigurnosni alarmi. Za otkrivanje pokretnih objekata
Određivanje koordinata. U satelitskom sustavu Cospas-Sarsat, koordinate odašiljača za hitne slučajeve na zemlji određuje satelit iz radio signala primljenog od njega, koristeći Dopplerov efekt.

Umjetnost i kultura

U 6. epizodi 1. sezone američke humoristične televizijske serije Teorija velikog praska dr. Sheldon Cooper odlazi na Noć vještica za koju je odjenuo kostim koji simbolizira Dopplerov efekt. No, svi prisutni (osim prijatelja) misle da je on zebra.

Bilješke

vidi također

Linkovi

Primjena Dopplerovog efekta za mjerenje strujanja u oceanu

Zaklada Wikimedia. 2010. godine.

Vosak
Polimorfizam računalnih virusa

Pogledajte što je "Dopplerov efekt" u drugim rječnicima:

doppler efekt- Doppler efekt Promjena frekvencije koja se javlja kada se odašiljač pomiče u odnosu na prijamnik, ili obrnuto. [L.M. Nevdjajev. Telekomunikacijske tehnologije. Priručnik engleskog ruskog rječnika s objašnjenjima. Uredio Yu.M. Gornostaev. Moskva… Tehnički prevoditeljski priručnik

doppler efekt- Doplerio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Dopplerov efekt vok. Dopplerov efekt, m rus. Dopplerov učinak, m; Dopplerov fenomen, n pranc. Effet Doppler, m … Fizikos terminų žodynas

doppler efekt- Doppler io efektas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Dopplerov efekt vok. Dopplerov efekt, m rus. Dopplerov učinak, m; Dopplerov efekt, m pranc. Dopplerov učinak, m ryšiai: sinonimas – Doplerio efektas … Automatikos terminų zodynas

doppler efekt- Doplerio efektas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Spinduliuotės stebimo bangos ilgio pasikeitimas, šaltiniui judant stebėtojo atžvilgiu. atitikmenys: engl. Dopplerov efekt vok. Doplerov efekt, m rus. Dopplerov učinak, m; Dopplerov učinak, m … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

doppler efekt- 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: engl. Doplerov efekt vok… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas