დოპლერის ეფექტის გამოყენება. დოპლერის ეფექტის გამოყენების სფეროები. განიხილება დოპლერის ეფექტის ორი ვარიანტი

რეგისტრირებულია მიმღების მიერ, გამოწვეული მათი წყაროს მოძრაობით და/ან მიმღების მოძრაობით. პრაქტიკაში მისი დაკვირვება ადვილია, როცა დამკვირვებლის გვერდით მანქანა ჩართული სირენით გადის. დავუშვათ, სირენა გამოსცემს გარკვეულ ტონს და ის არ იცვლება. როდესაც მანქანა დამკვირვებელთან შედარებით არ მოძრაობს, მაშინ ის ზუსტად ისმის იმ ტონს, რომელსაც სირენა გამოსცემს. მაგრამ თუ მანქანა დამკვირვებელს მიუახლოვდება, მაშინ ბგერის ტალღების სიხშირე გაიზრდება (და სიგრძე შემცირდება) და დამკვირვებელი მოისმენს უფრო მაღალ ტონს, ვიდრე რეალურად გამოსცემს სირენას. იმ მომენტში, როცა მანქანა დამკვირვებლის გვერდით გაივლის, ის გაიგებს იმ ტონს, რომელსაც რეალურად გამოსცემს სირენა. და როდესაც მანქანა უფრო შორს მიდის და უკვე შორდება და არ უახლოვდება, დამკვირვებელი მოისმენს უფრო დაბალ ტონს, ხმის ტალღების ქვედა სიხშირის (და, შესაბამისად, უფრო დიდი სიგრძის) გამო.

ტალღების გავრცელებისთვის ზოგიერთ გარემოში (მაგალითად, ბგერაზე), მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული როგორც წყაროს, ასევე ტალღების მიმღების მოძრაობა ამ გარემოსთან შედარებით. ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის (მაგალითად, სინათლისთვის), რომელთა გავრცელებისთვის არ არის საჭირო საშუალო, მნიშვნელოვანია მხოლოდ წყაროსა და მიმღების ფარდობითი მოძრაობა.

ასევე მნიშვნელოვანია ის შემთხვევა, როდესაც დამუხტული ნაწილაკი მოძრაობს გარემოში რელატივისტური სიჩქარით. ამ შემთხვევაში ლაბორატორიულ სისტემაში რეგისტრირებულია ჩერენკოვის გამოსხივება, რომელიც პირდაპირ კავშირშია დოპლერის ეფექტთან.

სად ვ 0 არის სიხშირე, რომლითაც წყარო ასხივებს ტალღებს, გარის ტალღის გავრცელების სიჩქარე გარემოში, ვ- ტალღის წყაროს სიჩქარე საშუალოსთან შედარებით (დადებითი, თუ წყარო უახლოვდება მიმღებს და უარყოფითი, თუ ის შორდება).

ფიქსირებული მიმღების მიერ ჩაწერილი სიხშირე

u- მიმღების სიჩქარე საშუალოსთან შედარებით (დადებითი, თუ ის წყაროსკენ მოძრაობს).

სიხშირის მნიშვნელობის (1) ფორმულიდან (2) ჩანაცვლებით, ჩვენ ვიღებთ ზოგადი შემთხვევის ფორმულას.

(3)

რელატივისტური დოპლერის ეფექტი

ელექტრომაგნიტური ტალღების შემთხვევაში სიხშირის ფორმულა გამომდინარეობს ფარდობითობის სპეციალური თეორიის განტოლებიდან.რადგან ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელება არ საჭიროებს მატერიალურ გარემოს, შეიძლება ჩაითვალოს მხოლოდ წყაროსა და დამკვირვებლის ფარდობითი სიჩქარე. .

სად თან- სინათლის სიჩქარე, ვ- მიმღების და წყაროს ფარდობითი სიჩქარე (დადებითი, თუ ისინი ერთმანეთისგან ამოღებულია).

როგორ დავაკვირდეთ დოპლერის ეფექტს

ვინაიდან ფენომენი დამახასიათებელია ნებისმიერი რხევითი პროცესისთვის, მისი დაკვირვება ბგერაზე ძალიან ადვილია. ხმის ვიბრაციის სიხშირე ყურით აღიქმება, როგორც ხმის სიმაღლე. თქვენ უნდა დაელოდოთ სიტუაციას, როდესაც სწრაფად მოძრავი მანქანა გაგივლის, გამოსცემს ხმას, მაგალითად, სირენას ან უბრალოდ ხმოვან სიგნალს. გაიგებთ, რომ როცა მანქანა მოგიახლოვდებათ, მოედანი უფრო მაღალი იქნება, მერე როცა მანქანა თქვენთან ახლოს იქნება, მკვეთრად ჩამოვარდება, შემდეგ კი მოშორებისას მანქანა ქვედა ნოტზე დარეკავს.

განაცხადი

დოპლერის რადარი

ბმულები

• დოპლერის ეფექტის გამოყენება ოკეანეში დინების გასაზომად

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის "დოპლერის ცვლა" სხვა ლექსიკონებში:

დოპლერის ცვლა- Doplerio poslinkis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. დოპლერის გადაადგილება; დოპლერის ცვლა vok. Doppler Verschiebung, f rus. დოპლერის ცვლა, მ; დოპლერის ცვლა, n pranc. დეპლორაციის დოპლერი, მ; გადახრის დოპლერი, f … ფიზიკურ ტერმინალში

დოპლერის სიხშირის ცვლა- Doplerio dažnio poslinkis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. დოპლერის სიხშირის გადაადგილება; დოპლერის სიხშირის ცვლა vok. Doppler Frequenzverschiebung, f rus. დოპლერის სიხშირის ცვლა, მ; დოპლერის სიხშირის ცვლა, n…… რადიოელექტრონიკის ტერმინალი

Redshift არის ქიმიური ელემენტების სპექტრული ხაზების გადანაცვლება წითელ (გრძელ ტალღის) მხარეს. ეს ფენომენი შეიძლება იყოს დოპლერის ეფექტის ან გრავიტაციული წითელცვლის გამოხატულება, ან ორივეს კომბინაცია. სპექტრის ცვლა ... ვიკიპედია

ტალღის სიგრძის (l) ხაზების ზრდა el. მაგნი. წყაროს სპექტრი (ხაზების გადანაცვლება სპექტრის წითელი ნაწილისკენ) საცნობარო სპექტრის ხაზებთან შედარებით. რაოდენობრივად კ. ხასიათდება z \u003d მნიშვნელობით (lprin lsp) / lsp, სადაც lsp და lprin ... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

კვანტური (ფოტონი) ან სხვა ელემენტარული ნაწილაკის (როგორიცაა ელექტრონი ან პროტონი) გრავიტაციული ცისფერი ცვლა გრავიტაციულ ველში მოხვედრისას (ქვემოდან ყვითელი ვარსკვლავის მიერ შექმნილი... ვიკიპედია

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სიხშირის დაქვეითება, დოპლერის ეფექტის ერთ-ერთი გამოვლინება. სახელი „კ. თან." იმის გამო, რომ სპექტრის ხილულ ნაწილში, ამ ფენომენის შედეგად, ხაზები გადადის მის წითელ ბოლოზე; კ.ს. დააკვირდა...... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

რხევის სიხშირის w ან ტალღის სიგრძის l ცვლილება, რომელიც აღიქმება დამკვირვებლის მიერ, როდესაც რხევის წყარო და დამკვირვებელი მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. დ.ე.-ის გაჩენა. ახსნის უმარტივესი გზა არის მიყოლა. მაგალითი. დაე, უძრავმა წყარომ გამოასხივოს... ფიზიკური ენციკლოპედია

ფარდობითობის თეორიები თანამედროვე ფიზიკის თეორიული საფუძვლის არსებით ნაწილს წარმოადგენს. არსებობს ორი ძირითადი თეორია: კერძო (სპეციალური) და ზოგადი. ორივე შეიქმნა ა. აინშტაინის მიერ, რიგითი 1905 წელს, გენერალი 1915 წელს. თანამედროვე ფიზიკაში კერძო ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

ასტრონომიის ფილიალი, რომელიც სწავლობს კოსმოსურ ობიექტებს მათგან მომდინარე რადიო გამოსხივების ანალიზით. ბევრი კოსმოსური სხეული ასხივებს რადიოტალღებს, რომლებიც აღწევს დედამიწას: ეს არის, კერძოდ, მზის გარე ფენები და პლანეტების ატმოსფერო, ვარსკვლავთშორისი გაზის ღრუბლები. ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

ცხელი მანათობელი ციური სხეულები, მზის მსგავსი. ვარსკვლავები განსხვავდებიან ზომით, ტემპერატურისა და სიკაშკაშით. მრავალი თვალსაზრისით, მზე ტიპიური ვარსკვლავია, თუმცა ის ბევრად უფრო კაშკაშა და დიდი ჩანს, ვიდრე ყველა სხვა ვარსკვლავი, რადგან ის უფრო ახლოს მდებარეობს ... ... კოლიერის ენციკლოპედია

ქვეშ დოპლერის ეფექტიგააცნობიეროს ტალღის მიმღების მიერ ჩაწერილი სიხშირის ცვლილება, რომელიც დაკავშირებულია წყაროსა და მიმღების მოძრაობასთან. ეს ეფექტი თეორიულად პირველად აკუსტიკასა და ოპტიკაში გაამართლა ავსტრიელმა ფიზიკოსმა კ.დოპლერმა 1842 წელს.

განვიხილოთ ფორმულის წარმოშობა, რომელიც განსაზღვრავს მიმღების მიერ აღქმული ელასტიური ტალღის სიხშირეს, მაგალითად ორი განსაკუთრებული შემთხვევის გამოყენებით. 1. საშუალოში არის ხმის ტალღების ფიქსირებული წყარო და მიმღები. ტალღის წყაროს მიერ გამოსხივებული სიხშირე და ტალღის სიგრძე
, მოძრაობს სიჩქარით , მიაღწიოს მიმღებს და შექმნას მასში იგივე სიხშირის რხევები
(სურ. 6.11, ა). 2. წყარო და მის მიერ გამოსხივებული ტალღა ოქსი ღერძის გასწვრივ მოძრაობს. მიმღები მოძრაობს მათკენ.გაითვალისწინეთ, რომ ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ საშუალების თვისებებზე და არ არის დამოკიდებული მიმღების და წყაროს მოძრაობაზე. ამიტომ, წყაროს მოძრაობა მუდმივი სიხშირით მის მიერ გამოსხივებული ვიბრაციები შეცვლის მხოლოდ ტალღის სიგრძეს. მართლაც, რხევის პერიოდის წყარო გაივლის მანძილს
, და სიჩქარის დამატების კანონის მიხედვით, ტალღა გაემგზავრება წყაროდანმანძილზე
და, შესაბამისად, მისი ტალღის სიგრძე
ნაკლები იქნება (სურ. 6.11, ბ).

მიმღებთან მიმართებაში ტალღა, სიჩქარის დამატების კანონის შესაბამისად, მოძრაობს სიჩქარით.
და მუდმივი ტალღის სიგრძისთვის სიხშირე წყაროს მიერ აღქმული რხევები შეიცვლება და ტოლი იქნება

.

თუ წყარო და მიმღები შორდებიან ერთმანეთს, მაშინ სიხშირის ფორმულაში ნიშნები უნდა შეიცვალოს. ამრიგად, მიმღების მიერ აღქმული რხევის სიხშირის ერთი ფორმულა, როდესაც წყარო და მიმღები მოძრაობენ ერთი სწორი ხაზის გასწვრივ, ასე გამოიყურება:

. (6.36)

ამ ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ დამკვირვებლისთვის, რომელიც მდებარეობს, მაგალითად, სადგურზე, მოახლოებული მატარებლის ხმოვანი სიგნალის სიხშირე ( υ და ა.შ =0, υ ისტ >0)

იქნება უფრო დიდი და ნაკლები სადგურიდან მოშორებისას. თუ, მაგალითად, ავიღებთ ხმის სიჩქარე υ=340 მ/წმ, მატარებლის სიჩქარე υ=72 კმ/სთ და ხმოვანი სიგნალის სიხშირე ν 0 =1000 ჰც (ამ სიხშირეს კარგად აღიქვამს ადამიანი. ყური და ყური განასხვავებს ხმის ტალღებს 10 ჰც-ზე მეტი სიხშირის სხვაობით), მაშინ ყურის მიერ აღქმული სიგნალის სიხშირე იცვლება შიგნით.

=

თუ წყარო და მიმღები მოძრაობენ სიჩქარით მიმართული კუთხით მათ დამაკავშირებელ სწორ ხაზთან, მაშინ გამოთვალეთ სიხშირე მიმღების მიერ აღქმული, თქვენ უნდა აიღოთ მათი სიჩქარის პროგნოზები ამ სწორ ხაზზე (ნახ. 6.11, გ):

. (6.37)

დოპლერის ეფექტი ასევე შეინიშნება ელექტრომაგნიტურ ტალღებზე. მაგრამ განსხვავებით

ელასტიური ტალღები, EMW შეიძლება გავრცელდეს საშუალო არარსებობის შემთხვევაში, ვაკუუმში. ამიტომ, EMW-სთვის წყაროსა და მიმღების გადაადგილების სიჩქარე საშუალოსთან შედარებით არ აქვს მნიშვნელობა. EMW-სთვის აუცილებელია წყაროსა და მიმღების ფარდობითი სიჩქარის გათვალისწინება, ლორენცის გარდაქმნებისა და დროის შენელების გათვალისწინებით მოძრავი მითითების სისტემაში.

განვიხილოთ გრძივი დოპლერის ეფექტი.მოდით გამოვიტანოთ მიმღების მიერ დაფიქსირებული EMW სიხშირის ფორმულა, კონკრეტულ შემთხვევაში, წყარო და მიმღები მოძრაობენ ერთმანეთისკენ მათ შემაერთებელი სწორი ხაზის მიმართულებით. იყოს ორი I.S.O. - უმოძრაო I.S.O. TO(ის შეიცავს სტაციონარული EMW მიმღებს) და მოძრაობს მასთან შედარებით იმავე კოორდინატთა ღერძებით ოჰდა ოჰი.ს.ო. TO′ (ის შეიცავს EMW-ის ფიქსირებულ წყაროს) (ნახ. 6.12, ა).

განვიხილოთ რა შეიმჩნევა I.S.O.-ში. TOდა TO".

1. ი.ს.ო.TO ′ . EMW წყარო სტაციონარულია და მდებარეობს კოორდინატთა ღერძის სათავეში ოჰ′ (სურ. 6.12, ა). ის ასხივებს I.S.O. TO EMW პერიოდით
, სიხშირეები
და ტალღის სიგრძე
.

მიმღები მოძრაობს, მაგრამ მისი მოძრაობა არ ცვლის მიღებული სიგნალის სიხშირეს. ეს იმის გამო ხდება, რომ S.T.O.-ის მეორე პოსტულატის მიხედვით, EMW სიჩქარე მიმღებთან მიმართებაში ყოველთვის იქნება ტოლი თან,და შესაბამისად მიმღების მიერ I.S.O-ში მიღებული ტალღის სიხშირე. TO"ასევე თანაბარი იქნება ,

2. ი.ს.ო.TO . EMW მიმღები სტაციონარულია და EMW წყარო მოძრაობს ღერძის მიმართულებით ოჰსისწრაფით . ამიტომ წყაროსთვის აუცილებელია დროის გაფართოების რელატივისტური ეფექტის გათვალისწინება. ეს ნიშნავს, რომ წყაროს მიერ გამოსხივებული ტალღის პერიოდი ამ ინერციულ საცნობარო სისტემაში იქნება უფრო დიდი ვიდრე ტალღის პერიოდი I.S.O-ში.
().

ტალღის სიგრძისთვის წყაროს მიერ გამოსხივებული მიმღების მიმართულებით, შეგვიძლია დავწეროთ

ეს გამოთქმა იძლევა პერიოდს თდა სიხშირე აღიქმება EMW მიმღების მიერ I.S.O. TO,ჩამოწერეთ შემდეგი ფორმულები:

, (6.38)

სადაც გათვალისწინებულია, რომ EMW სიჩქარე მიმღებთან შედარებით I.S.O. TOუდრის თან.

თუ წყარო და მიმღები ამოღებულია, აუცილებელია ფორმულის ნიშნების შეცვლა (6.38). ამ შემთხვევაში მიმღების მიერ გამოვლენილი გამოსხივების სიხშირე შემცირდება წყაროს მიერ გამოსხივებული ტალღის სიხშირესთან შედარებით, ე.ი. არის წითელი ცვლა ხილული სინათლის სპექტრში.

როგორც ხედავთ, გამოთქმა (6.38) არ მოიცავს წყაროს და მიმღების ცალ-ცალკე სიჩქარეს, მხოლოდ მათი ფარდობითი მოძრაობის სიჩქარეს.

EMW-სთვის ასევე შეინიშნება განივი დოპლერის ეფექტი, რომელიც დაკავშირებულია დროის გაფართოების ეფექტთან მოძრავ ინერციულ საცნობარო სისტემაში. ავიღოთ მომენტი, როდესაც EMW წყაროს სიჩქარე დაკვირვების ხაზთან პერპენდიკულარულია (ნახ. 6.12, ბ), მაშინ წყარო არ მოძრაობს მიმღებისკენ და შესაბამისად მის მიერ გამოსხივებული ტალღის სიგრძე არ იცვლება (
). რჩება მხოლოდ დროის გაფართოების რელატივისტური ეფექტი

,
. (6.39)

განივი დოპლერის ეფექტისთვის, სიხშირის ცვლილება მნიშვნელოვნად ნაკლები იქნება, ვიდრე გრძივი დოპლერის ეფექტისთვის. მართლაც, სიხშირეების თანაფარდობა ნაპოვნი ფორმულებით (6.38) და (6.39) გრძივი და განივი ეფექტებისთვის გაცილებით ნაკლები იქნება, ვიდრე ერთიანობა:
.

განივი დოპლერის ეფექტი ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რამაც კიდევ ერთხელ დაამტკიცა ფარდობითობის სპეციალური თეორიის მართებულობა.

აქ მოცემული არგუმენტები ფორმულის სასარგებლოდ (6.39) არ არის მკაცრი, მაგრამ ისინი იძლევა სწორ შედეგს. ზოგადად, თვითნებური კუთხისთვის დაკვირვების ხაზსა და წყაროს სიჩქარეს შორის , შეგვიძლია დავწეროთ შემდეგი ფორმულა

, (6.40) სადაც კუთხე - ეს არის კუთხე დაკვირვების ხაზსა და წყაროს სიჩქარეს შორის, იხილეთ (ნახ. 6.12, ბ).

განივი დოპლერის ეფექტი არ არსებობს გარემოში ელასტიური ტალღებისთვის. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მიმღების მიერ აღქმული ტალღის სიხშირის დასადგენად, სიჩქარის პროგნოზები აღებულია წყაროსა და მიმღების შემაერთებელ სწორ ხაზზე, იხ. (ნახ. 6.11, გ) და დრო არ არის. გაფართოება ელასტიური ტალღებისთვის.

დოპლერის ეფექტი პოულობს ფართო პრაქტიკულ გამოყენებას, მაგალითად, ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების სიჩქარის გაზომვისას ხაზების დოპლერის (წითელი) ცვლა მათ ემისიის სპექტრებში; რადარსა და სონარში მოძრავი სამიზნეების სიჩქარის განსაზღვრა; ატომებისა და მოლეკულების ემისიის ხაზების დოპლერით გაფართოებით სხეულების ტემპერატურის გასაზომად და ა.შ.

დოპლერის ეფექტი ერთ-ერთი შესანიშნავი აღმოჩენაა ტალღური ფენომენის თვისებების შესწავლის სფეროში. მისი უნივერსალური ბუნება განისაზღვრება იმით, რომ დღეს ამ ეფექტის საფუძველზე მუშაობს ათასობით და ათასობით სხვადასხვა მოწყობილობა ადამიანის საქმიანობის სხვადასხვა სფეროში. ფენომენი, რომელსაც მაშინ მისი აღმომჩენის სახელი ეწოდა, აღმოაჩინა ავსტრიელმა ფიზიკოსმა კრისტიან დოპლერმა XIX საუკუნის შუა წლებში. დოპლერმა გაზომა ტალღების თვისებები, რომლებიც მიმღებამდე მოვიდა მოძრავი და სტაციონარული წყაროდან.

თუ გავითვალისწინებთ დოპლერის ეფექტს მის უმარტივეს ფორმაში, მაშინ უნდა აღინიშნოს, რომ ეს აღწერს სიგნალის სიხშირის ცვლილებას ამ სიგნალის წყაროს გადაადგილების რაოდენობასთან მიმართებაში მიმღებიდან, რომელიც მას იღებს. მაგალითად, ტალღა, რომელიც მოდის გარკვეული წყაროდან და რომელსაც აქვს გარკვეული ფიქსირებული სიხშირე, მიმღებს უკვე სხვა სიხშირით მიიღებს, თუ მისი გავლისას წყარომ და მიმღებმა შეცვალეს თავიანთი მდებარეობა ერთმანეთთან შედარებით, ანუ გადავიდნენ. ამ შემთხვევაში, სიხშირის მაჩვენებელი გაიზრდება ან შემცირდება, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი მიმართულებით იცვლება წყარო მიმღებთან შედარებით. დოპლერის ეფექტის გათვალისწინებით, შეიძლება ცალსახად ითქვას, რომ თუ მიმღები შორდება წყაროს, ტალღის სიხშირის მნიშვნელობა მცირდება. თუ მიმღები უახლოვდება ტალღის გამოსხივების წყაროს, მაშინ იზრდება ტალღის სიხშირის სიდიდის მაჩვენებელი. შესაბამისად, ამ კანონზომიერებიდან გამოდის დასკვნა, რომ თუ ტალღის წყარომ და მიმღებმა არ შეცვალა მდებარეობა მისი გავლისას, მაშინ ტალღის სიხშირის მნიშვნელობა იგივე დარჩება.

არსებობს კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გაფრთხილება, რომელიც ახასიათებს დოპლერის ეფექტს. ეს თვისება გარკვეულწილად ეწინააღმდეგება კანონებს, ფაქტია, რომ სიხშირის ცვლილების მნიშვნელობა განისაზღვრება არა მხოლოდ იმით, მოძრაობს თუ არა მიმღები და გამოსხივების წყარო, არამედ ისიც, თუ რა არის ზუსტად. მოძრავი. გაზომვებმა აჩვენა, რომ სიხშირის ცვლა, რომელიც განისაზღვრება იმის მიხედვით, თუ რა სახის ობიექტი მოძრაობს, უფრო შესამჩნევია, რაც უფრო მცირეა განსხვავება მიმღების და წყაროს გადაადგილების სიჩქარეში ტალღის სიჩქარისგან. სინამდვილეში, იმ შემთხვევებში, როდესაც ხდება დოპლერის ეფექტის გამოვლინება, არ გვხვდება წინააღმდეგობა ფარდობითობის თეორიასთან, რადგან აქ მნიშვნელოვანია არა მიმღების და წყაროს შედარებითი მოძრაობა, არამედ ტალღის მოძრაობის ბუნება. ელასტიურ გარემოში, რომელშიც ის მოძრაობს.

დოპლერის ეფექტი ავლენს ასეთ თვისებებს როგორც აკუსტიკური წარმოშობის, ასევე ელექტრომაგნიტური ტალღების მიმართ, გარდა იმისა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღების შემთხვევაში, სიხშირის ცვლის ფენომენი არ არის დამოკიდებული იმაზე, მოძრაობს თუ არა წყარო ან მიმღები.

თუმცა, როგორ ვლინდება ეს საკმაოდ აბსტრაქტული ეფექტი, საკმაოდ ადვილი დასანახია. მაგალითად, დოპლერის ეფექტი აკუსტიკაში ჩანს, უფრო ზუსტად, ისმის იმ მომენტში, როდესაც საცობში დგომისას გესმით სპეციალური მანქანის გავლის სირენის სიგნალი. რათქმაუნდა ყველამ შენიშნა ის ფაქტი, რომ თუ ასეთი მანქანა უახლოვდება, სირენის ხმა ცალმხრივად ჟღერს, მაღლა, და როცა ასეთი მანქანა გაგასწრებს, სირენის ხმა უფრო დაბალია. ეს უბრალოდ ადასტურებს აკუსტიკური სიგნალის სიხშირის მნიშვნელობის ცვლილების არსებობას.

ამ ეფექტთან დაკავშირებით რადარში დიდი მნიშვნელობა აქვს დოპლერის სიხშირეს. ყველა სარადარო სადგური და სხვა მოწყობილობა მოძრავი ობიექტების აღმოსაჩენად ადამიანის საქმიანობის მრავალფეროვან დარგებში მოქმედებს ამ ეფექტის საფუძველზე.

მისი თვისებები გამოიყენება სამედიცინო ტექნოლოგიაში სისხლის ნაკადის დასადგენად და ასევე ფართოდ არის ცნობილი ისეთი პროცედურა, როგორიცაა დოპლეროკარდიოგრაფია. დოპლერის ეფექტის საფუძველზე აშენდა ინსტრუმენტები წყალქვეშა გემებისთვის ნავიგაციის უზრუნველსაყოფად; მისი გამოყენებით მეტეოროლოგები ასევე ზომავენ ღრუბლის მასების გადაადგილების სიჩქარეს.

ასტრონომიაც კი იყენებს დოპლერის ეფექტს თავის გაზომვებში. ასე რომ, სხვადასხვა ასტრონომიული ობიექტების სპექტრის ცვლის სიდიდით განისაზღვრება მათი გადაადგილების სიჩქარე სივრცეში, კერძოდ, სწორედ ამ ეფექტის საფუძველზე წამოაყენეს სამყაროს გაფართოების ჰიპოთეზა.

დოპლერის ეფექტი არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც შედგება ტალღების სიხშირის ცვლილებაში, რაც დამოკიდებულია ამ ტალღების წყაროს მოძრაობაზე დამკვირვებელთან მიმართებაში. წყაროს მოახლოებასთან ერთად იზრდება მის მიერ გამოსხივებული ტალღების სიხშირე, ხოლო სიგრძე მცირდება. როდესაც ტალღების წყარო შორდება დამკვირვებელს, მათი სიხშირე მცირდება და ტალღის სიგრძე იზრდება.

მაგალითად, ბგერითი ტალღების შემთხვევაში, წყაროს მოშორებით, სიმაღლე მცირდება, ხოლო წყაროს მიახლოებისას ხმის სიმაღლე უფრო მაღალი გახდება. ასე რომ, მოედანის შეცვლით შეგიძლიათ განსაზღვროთ მატარებელი უახლოვდება თუ შორდება, მანქანა სპეციალური ხმოვანი სიგნალით და ა.შ. ელექტრომაგნიტური ტალღები ასევე ავლენენ დოპლერის ეფექტს. თუ წყარო ამოღებულია, დამკვირვებელი შეამჩნევს სპექტრის გადაადგილებას „წითელ“ მხარეს, ე.ი. უფრო გრძელი ტალღების მიმართულებით, ხოლო მიახლოებისას - „იისფერში“, ე.ი. უფრო მოკლე ტალღის სიგრძისკენ.

დოპლერის ეფექტი უკიდურესად სასარგებლო აღმოჩენა აღმოჩნდა. მისი წყალობით აღმოაჩინეს სამყაროს გაფართოება (გალაქტიკათა სპექტრები წითლადაა გადაადგილებული, შესაბამისად, ისინი შორდებიან ჩვენგან); შეიმუშავა გულ-სისხლძარღვთა სისტემის დიაგნოსტიკის მეთოდი სისხლის ნაკადის სიჩქარის განსაზღვრის გზით; შეიქმნა სხვადასხვა რადარები, მათ შორის საგზაო პოლიციის მიერ გამოყენებული.

დოპლერის ეფექტის გავრცელების ყველაზე პოპულარული მაგალითი: მანქანა სირენით. როცა ის შენსკენ მიდის ან შენგან შორს, გესმის ერთი ხმა, ხოლო როდესაც ის გადის, მაშინ სრულიად განსხვავებული - ქვედა. დოპლერის ეფექტი ასოცირდება არა მხოლოდ ხმის ტალღებთან, არამედ ნებისმიერ სხვასთან. დოპლერის ეფექტის საშუალებით შესაძლებელია რაიმეს სიჩქარის დადგენა, იქნება ეს მანქანა თუ ციური სხეულები, იმ პირობით, რომ ვიცოდეთ პარამეტრები (სიხშირე და ტალღის სიგრძე). ყველაფერი, რაც ეხება სატელეფონო ქსელებს, Wi-Fi-ს, ქურდობის სიგნალიზაციას - ყველგან შეგიძლიათ დააკვირდეთ დოპლერის ეფექტს.

ან აიღეთ შუქნიშანი - მას აქვს წითელი, ყვითელი და მწვანე ფერები. იმისდა მიხედვით, თუ რამდენად სწრაფად ვმოძრაობთ, ეს ფერები შეიძლება შეიცვალოს, მაგრამ არა ერთმანეთში, არამედ იასამნისფერისკენ: ყვითელი გადავა მწვანეზე, ხოლო მწვანე ლურჯზე.

Რატომაც არა? თუ სინათლის წყაროს ვშორდებით და უკან ვიყურებით (ან შუქნიშანი გვშორდება), მაშინ ფერები წითელისკენ გადაინაცვლებს.

და, ალბათ, ღირს იმის გარკვევა, რომ სიჩქარე, რომლითაც წითელი შეიძლება აირიოს მწვანესთან, ბევრად უფრო მაღალია, ვიდრე ის, რომლითაც შეგიძლიათ გზებზე მოძრაობა.

უპასუხე

კომენტარი

დოპლერის ეფექტის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ თუ ხმის წყარო უახლოვდება ან შორდება დამკვირვებელს, მაშინ მის მიერ გამოსხივებული ბგერის სიხშირე იცვლება დამკვირვებლის თვალსაზრისით. ასე, მაგალითად, შენთან გავლისას მანქანის ძრავის ხმა იცვლება. ის უფრო მაღალია, როცა მოგიახლოვდება და მკვეთრად ქვევით ეშვება, როცა მიფრინავს შენთან და იწყებს მოშორებას. სიხშირის ცვლილება რაც უფრო ძლიერია, მით უფრო მაღალია ხმის წყაროს სიჩქარე.

სხვათა შორის, ეს ეფექტი ეხება არა მხოლოდ ხმას, არამედ, ვთქვათ, სინათლეს. უბრალოდ, ხმისთვის უფრო ნათელია - შედარებით დაბალი სიჩქარით შეიძლება დაკვირვება. ხილულ სინათლეს ისეთი მაღალი სიხშირე აქვს, რომ დოპლერის ეფექტის გამო მცირე ცვლილებები შეუიარაღებელი თვალით შეუმჩნეველია. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში დოპლერის ეფექტი მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული რადიო კომუნიკაციებშიც კი.

თუ არ ჩაუღრმავდებით მკაცრ განმარტებებს და ცდილობთ ახსნათ ეფექტი, როგორც ამბობენ, თქვენს თითებზე, მაშინ ყველაფერი საკმაოდ მარტივია. ხმა (როგორც სინათლე ან რადიოსიგნალი) არის ტალღა. სიცხადისთვის, დავუშვათ, რომ მიღებული ტალღის სიხშირე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ხშირად ვიღებთ სქემატური ტალღის () ღერძებს. თუ წყარო და მიმღები სტაციონარულია (დიახ, ერთმანეთთან შედარებით), მაშინ მივიღებთ „ქედებს“ იმავე სიხშირით, რასაც მიმღები გამოსცემს. თუ წყარო და მიმღები დაიწყებენ მიახლოებას, მაშინ ჩვენ დავიწყებთ მიღებას რაც უფრო ხშირად, მით უფრო მაღალია მიახლოების სიჩქარე - სიჩქარეები დაემატება. შედეგად, მიმღებზე ხმის სიხშირე უფრო მაღალი იქნება. თუ წყარო დაიწყებს მიმღებიდან მოშორებას, მაშინ ყოველ მომდევნო "ქედს" ცოტა მეტი დრო დასჭირდება მიმღებამდე მისასვლელად - ჩვენ დავიწყებთ "ქედების" მიღებას ცოტა უფრო იშვიათად, ვიდრე წყარო გამოსცემს მათ. მიმღებზე ხმის სიხშირე უფრო დაბალი იქნება.

ეს ახსნა გარკვეულწილად სქემატურია, მაგრამ ის მოიცავს ზოგად პრინციპს.

მოკლედ, დაკვირვებული სიხშირისა და ტალღის სიგრძის ცვლილება იმ შემთხვევაში, თუ წყარო და მიმღები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. ასოცირდება ტალღის გავრცელების სიჩქარის სასრულობასთან. თუ წყარო უახლოვდება მიმღებს, სიხშირე იზრდება (ტალღის პიკი უფრო ხშირად ფიქსირდება); დაშორდით ერთმანეთს - სიხშირე ეცემა (ტალღის პიკი უფრო იშვიათად ფიქსირდება). ეფექტის ტიპიური ილუსტრაცია არის სპეციალური სერვისის სირენა. თუ სასწრაფო დახმარების მანქანა თქვენთან მიდის - სირენა ყვირის, მიდის - ის ბას ხმაში ზუზუნებს. ცალკე შემთხვევა - ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელება ვაკუუმში - ემატება რელატივისტური კომპონენტი და დოპლერის ეფექტი ასევე ვლინდება იმ შემთხვევაში, როდესაც მიმღები და წყარო ერთმანეთთან შედარებით სტაციონარულია, რაც აიხსნება დროის თვისებებით.

ვეცდები უმარტივესად გიპასუხო:
წარმოიდგინეთ, რომ უძრავად დგახართ და ყოველ წამს უშვებთ ტალღას (მაგალითად, თქვენი ხმით), რომელიც თქვენგან რადიალურად ვრცელდება 100 მ/წმ სიჩქარით.

დოპლერის ეფექტის ყველაზე გავრცელებული გამოყენებაა დოპლერის რადარი (სურათი 2.4) - რადარის სანავიგაციო მოწყობილობა, რომელიც დაფუძნებულია დოპლერის ეფექტზე - სიხშირის (ან ტალღის სიგრძის) ცვლილება დამკვირვებლის მიმართ ობიექტის მოძრაობის გამო. ეს მოწყობილობა გამოიყენება გაგზავნილ და დაბრუნებულ პულსს შორის სიხშირის სხვაობის გასაზომად. ამ განსხვავების საფუძველზე ფასდება ობიექტის სიჩქარე, საიდანაც აისახა რადარის სხივი. გაზომილი მნიშვნელობები ნაჩვენებია ინსტრუმენტის ეკრანზე.

პორტატული სიჩქარის სარადარო მოწყობილობები (1) გამოიყენება საგზაო უსაფრთხოების ორგანოების მიერ ავტომობილის სიჩქარის დარღვევების გამოსავლენად. მოწყობილობის მუშაობა ეფუძნება დოპლერის ეფექტს. მოწყობილობა ასხივებს ცნობილი სიხშირის რადიოტალღების (2) სხივს. როდესაც ტალღა ხვდება მოძრავ მანქანას (3), სიგნალი აისახება და ბრუნდება (4) შეცვლილი სიხშირით. მოწყობილობა ითვლის განსხვავებას ორიგინალური და ასახული სიგნალის სიხშირეებს შორის და ამ მნიშვნელობიდან გამომდინარე განისაზღვრება ავტომობილის სიჩქარე. დოპლერის რადარები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა სფეროში: თვითმფრინავების, გემების, მანქანების, ჰიდრომეტეორების (მაგალითად, ღრუბლების), ზღვის და მდინარის დინების, აგრეთვე სხვა ობიექტების სიჩქარის დასადგენად.

ეს ეფექტი ფართოდ გამოიყენება მეანობაში, ვინაიდან საშვილოსნოდან გამოსული ხმები ადვილად იწერება. ორსულობის ადრეულ ეტაპებზე ხმა ბუშტში გადის. როდესაც საშვილოსნო ივსება სითხით, ის თავად იწყებს ხმის გატარებას. პლაცენტის პოზიცია განისაზღვრება მასში მომდინარე სისხლის ხმებით და ნაყოფის ჩამოყალიბებიდან 9-10 კვირის შემდეგ ისმის მისი გულისცემა. ულტრაბგერითი აპარატების დახმარებით ემბრიონების რაოდენობას ან ნაყოფის სიკვდილს ადგენენ.

სისხლის ნაკადის პარამეტრების დიაგნოზი თითქმის ნებისმიერ ჭურჭელში ეფუძნება მის იმავე პრინციპს, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია გულ-სისხლძარღვთა სისტემაზე მოქმედი პათოლოგიების იდენტიფიცირებისთვის და მისი მკურნალობის მონიტორინგისთვის. პაციენტის სისხლის ნაკადის ულტრაბგერითი გამოკვლევისას ფიქსირდება ულტრაბგერითი სიგნალის სიხშირის ცვლილება, როდესაც ის აისახება მოძრავი სისხლის ნაწილაკებიდან, რომელთა ძირითადი ნაწილი ერითროციტებია.

დოპლერის ეფექტის დასარეგისტრირებლად გამოიყენება ულტრაბგერა, რომელიც იგზავნება შესასწავლი გემის მიმართულებით. მოძრავი სისხლის წითელი უჯრედებიდან ასახული, აპარატის მიერ მიღებული ულტრაბგერა შესაბამისად იცვლის სიხშირეს. ეს საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ინფორმაცია სისხლძარღვთა საწოლის შესწავლილ მიდამოში სისხლის მოძრაობის სიჩქარის, სისხლის მოძრაობის მიმართულების, გარკვეული სიჩქარით მოძრავი სისხლის მასის მოცულობის შესახებ და, ამ პარამეტრების საფუძველზე, დაასაბუთოთ გადაწყვეტილება. სისხლის ნაკადის დარღვევის, სისხლძარღვთა კედლის მდგომარეობის, ათეროსკლეროზული სტენოზის ან სისხლძარღვების ოკლუზიის არსებობის შესახებ, აგრეთვე გირაოს მიმოქცევის შეფასება.

დოპლერის ეფექტი ზომავს სითხეებისა და აირების ნაკადის სიჩქარეს. ამ მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ არ არის აუცილებელი სენსორების პირდაპირ ნაკადში მოთავსება. სიჩქარე განისაზღვრება ულტრაბგერითი ან ოპტიკური რადიაციული ტალღების გაფანტვით (ოპტიკური ნაკადის მრიცხველები) საშუალების არაჰომოგენურობაზე (შეჩერების ნაწილაკები, თხევადი წვეთები, რომლებიც არ ერევა ძირითად ნაკადს, გაზის ბუშტები სითხეში).

დოპლერის ეფექტის გამოყენებით, ასტრონომები განსაზღვრავენ ვარსკვლავების, გალაქტიკების და სხვა ციური სხეულების მოძრაობის რადიალურ (რადიალურ) სიჩქარეს სპექტრის ხაზების გადაადგილებით. სინათლის ვიბრაციების ტალღის სიგრძის ცვლილება იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყაროს სპექტრის ყველა სპექტრული ხაზი გადაინაცვლებს გრძელი ტალღებისკენ, თუ მისი რადიალური სიჩქარე მიმართულია დამკვირვებლისგან შორს (წითელი ცვლა), ხოლო მოკლეზე, თუ მიმართულებაა. რადიალური სიჩქარის არის - დამკვირვებლის მიმართ (იისფერი ცვლა). თუ წყაროს სიჩქარე სინათლის სიჩქარესთან შედარებით მცირეა (~300000 კმ/წმ), მაშინ არარელატივისტურ მიახლოებაში რადიალური სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს გამრავლებული ნებისმიერი სპექტრული ხაზის ტალღის სიგრძის ცვლილებაზე და გაყოფილი იგივე ხაზის ტალღის სიგრძე სტაციონარულ წყაროში.

სპექტრული ხაზების სიგანის გაზრდით, შეიძლება გავზომოთ ვარსკვლავების ფოტოსფეროს ტემპერატურა. ხაზების გაფართოება ტემპერატურის მატებასთან ერთად განპირობებულია გაზში გამოსხივების ან შთანთქმის ატომების ქაოტური თერმული მოძრაობის სიჩქარის ზრდით.

როგორც დოპლერის ეფექტის ალტერნატიული გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ჩვენ ვთავაზობთ მის გამოყენებას მანქანებზე ღამით, რათა თავიდან აიცილოთ ავტოსაგზაო შემთხვევა გზის განათებულ მონაკვეთზე (ნახ. 2.6). სიგნალის წყარო შედის

წინა ბამპერის ფართობი და მუდმივად ასხივებს მას. როდესაც ადამიანი ან ცხოველი გამოჩნდება გზაზე, მიმღები აღმოაჩენს დაბრკოლებას და აფრთხილებს მძღოლს შესაძლო საფრთხის შესახებ. მინუსი, როგორც ასეთი გამოყენება, არის ის, რომ მკვეთრი მოხვევის დროს სიგნალს არ აქვს დრო, რომ მიმღებამდე მიაღწიოს და მძღოლი გააფრთხილოს, მაგრამ, როგორც ასეთი, შესაძლებელია ამ დონეზე სენსორების განთავსება მანქანის მთელ ზედაპირზე.