Duke përdorur efektin doppler. Fushat e zbatimit të efektit Doppler. Dy variante të efektit Doppler janë konsideruar

Regjistruar nga marrësi, i shkaktuar nga lëvizja e burimit të tyre dhe/ose lëvizja e marrësit. Është e lehtë ta vëzhgosh atë në praktikë kur një makinë kalon pranë vëzhguesit me sirenën e ndezur. Supozoni se sirena lëshon një ton të caktuar dhe nuk ndryshon. Kur makina nuk lëviz në raport me vëzhguesin, atëherë ai dëgjon saktësisht tonin që lëshon sirena. Por nëse makina i afrohet vëzhguesit, atëherë frekuenca e valëve të zërit do të rritet (dhe gjatësia do të zvogëlohet), dhe vëzhguesi do të dëgjojë një ton më të lartë nga sa lëshon në të vërtetë sirena. Në atë moment, kur makina kalon pranë vëzhguesit, ai do të dëgjojë vetë tonin që lëshon në të vërtetë sirena. Dhe kur makina udhëton më tej dhe tashmë do të largohet dhe nuk po afrohet, vëzhguesi do të dëgjojë një ton më të ulët, për shkak të frekuencës më të ulët (dhe, rrjedhimisht, gjatësisë më të madhe) të valëve të zërit.

Për valët që përhapen në ndonjë medium (për shembull, tingulli), duhet të merret parasysh lëvizja e burimit dhe marrësit të valëve në lidhje me këtë medium. Për valët elektromagnetike (për shembull, drita), për përhapjen e të cilave nuk nevojitet asnjë medium, ka rëndësi vetëm lëvizja relative e burimit dhe marrësit.

Gjithashtu i rëndësishëm është rasti kur një grimcë e ngarkuar lëviz në një mjedis me një shpejtësi relativiste. Në këtë rast, rrezatimi Cherenkov regjistrohet në sistemin laboratorik, i cili lidhet drejtpërdrejt me efektin Doppler.

Ku f 0 është frekuenca me të cilën burimi lëshon valë, cështë shpejtësia e përhapjes së valës në mjedis, v- shpejtësia e burimit të valës në raport me mediumin (pozitive nëse burimi i afrohet marrësit dhe negative nëse largohet).

Frekuenca e regjistruar nga një marrës fiks

u- shpejtësia e marrësit në raport me mediumin (pozitive nëse lëviz drejt burimit).

Duke zëvendësuar vlerën e frekuencës nga formula (1) në formulën (2), marrim një formulë për rastin e përgjithshëm.

(3)

Efekti relativist Doppler

Në rastin e valëve elektromagnetike, formula për frekuencën rrjedh nga ekuacionet e teorisë speciale të relativitetit.Meqenëse përhapja e valëve elektromagnetike nuk kërkon një mjedis material, mund të merret parasysh vetëm shpejtësia relative e burimit dhe vëzhguesit. .

Ku Me- shpejtësia e dritës, v- shpejtësia relative e marrësit dhe burimit (pozitive nëse largohen nga njëri-tjetri).

Si të vëzhgoni efektin Doppler

Meqenëse fenomeni është karakteristik për çdo proces oscilues, është shumë e lehtë ta vëzhgosh atë për tingull. Frekuenca e dridhjeve të zërit perceptohet nga veshi si një lartësi zëri. Është e nevojshme të prisni një situatë kur një makinë me lëvizje të shpejtë do t'ju kalojë, duke bërë një tingull, për shembull, një sirenë ose thjesht një sinjal zanor. Do të dëgjoni se kur makina ju afrohet, topi do të jetë më i lartë, pastaj kur makina është afër jush, do të bjerë ndjeshëm dhe më pas, kur të largoheni, makina do të bjerojë në një notë më të ulët.

Aplikacion

radar doppler

Lidhjet

• Aplikimi i efektit Doppler për të matur rrymat në oqean

Fondacioni Wikimedia. 2010 .

Shihni se çfarë është "Doppler Shift" në fjalorë të tjerë:

zhvendosje doppler- Doplerio poslinkis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Zhvendosja e Dopplerit; Doppler zhvendosje vok. Doppler Verschiebung, f rus. Zhvendosja Doppler, m; Zhvendosje doppler, n shaka. Doppler i zhvendosjes, m; devijimi Doppler, f … Fizikos terminų žodynas

Zhvendosja e frekuencës Doppler- Doplerio dažnio poslinkis statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. Zhvendosja e frekuencës Doppler; Vok i zhvendosjes së frekuencës Doppler. Doppler Frequenzverschiebung, f rus. Zhvendosja e frekuencës Doppler, m; Zhvendosja e frekuencës Doppler, n…… Radioelektronika terminų žodynas

Zhvendosja e kuqe është zhvendosja e vijave spektrale të elementeve kimike në anën e kuqe (me gjatësi vale të gjatë). Ky fenomen mund të jetë një shprehje e efektit Doppler ose zhvendosjes gravitacionale në të kuqe, ose një kombinim i të dyjave. Zhvendosja e spektrit ... Wikipedia

Rritja e linjave të gjatësisë valore (l) në el. magn. spektri i burimit (zhvendosja e vijave drejt pjesës së kuqe të spektrit) në krahasim me vijat e spektrit të referencës. Në mënyrë sasiore K. s. karakterizohet nga vlera z \u003d (lprin lsp) / lsp, ku lsp dhe lprin ... ... Enciklopedia Fizike

Zhvendosja gravitacionale blu e një kuantike (fotoni) ose grimcave të tjera elementare (të tilla si një elektron ose një proton) kur bie në një fushë gravitacionale (krijuar nga një yll i verdhë në fund ... Wikipedia

Ulja e frekuencave të rrezatimit elektromagnetik, një nga manifestimet e efektit Doppler. Emri "K. Me." për faktin se në pjesën e dukshme të spektrit, si pasojë e këtij fenomeni, vijat zhvendosen në skajin e tij të kuq; K. s. vëzhguar...... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

Ndryshimi i frekuencës së lëkundjes w ose gjatësisë së valës l, i perceptuar nga vëzhguesi, kur burimi i lëkundjes dhe vëzhguesi lëvizin në raport me njëri-tjetrin. Shfaqja e D. e. Mënyra më e lehtë për të shpjeguar është të ndiqni. shembull. Lëreni burimin e paluajtshëm të emetojë... Enciklopedia Fizike

Teoritë e relativitetit përbëjnë një pjesë thelbësore të bazës teorike të fizikës moderne. Ekzistojnë dy teori kryesore: private (speciale) dhe e përgjithshme. Të dyja u krijuan nga A. Einstein, privat në 1905, gjeneral në 1915. Në fizikën moderne, private ... ... Enciklopedia Collier

Një degë e astronomisë që studion objektet hapësinore duke analizuar emetimin e radios që vjen prej tyre. Shumë trupa kozmikë lëshojnë valë radio që arrijnë në Tokë: këto janë, në veçanti, shtresat e jashtme të Diellit dhe atmosferat e planetëve, retë e gazit ndëryjor. ... ... Enciklopedia Collier

Trupa qiellorë të nxehtë shkëlqyes, të ngjashëm me Diellin. Yjet ndryshojnë në madhësi, temperaturë dhe shkëlqim. Në shumë aspekte, Dielli është një yll tipik, megjithëse duket shumë më i ndritshëm dhe më i madh se të gjithë yjet e tjerë, pasi ndodhet shumë më afër ... ... Enciklopedia Collier

Nën Efekti Doppler kuptojnë ndryshimin në frekuencën e regjistruar nga marrësi i valës që lidhet me lëvizjen e burimit dhe marrësit. Ky efekt u justifikua teorikisht për herë të parë në akustikë dhe optikë nga fizikani austriak K. Doppler në 1842.

Le të shqyrtojmë derivimin e një formule që përcakton frekuencën e një vale elastike të perceptuar nga një marrës duke përdorur dy raste të veçanta si shembull. 1. Ka një burim fiks dhe marrës të valëve të zërit në medium. Frekuenca dhe gjatësia e valës së emetuar nga burimi i valës
, duke lëvizur me një shpejtësi , arrijnë te marrësi dhe krijojnë në të lëkundje të së njëjtës frekuencë
(Fig. 6.11, a). 2. Burimi dhe vala e emetuar prej tij lëvizin përgjatë boshtit Ox. Marrësi lëviz drejt tyre. Vini re se shpejtësia e valës varet vetëm nga vetitë e mediumit dhe nuk varet nga lëvizja e marrësit dhe burimit. Prandaj, lëvizja e burimit në një frekuencë konstante dridhjet e emetuara prej tij do të ndryshojnë vetëm gjatësinë e valës. Në të vërtetë, burimi për periudhën e lëkundjes do të kalojë distancën
, dhe sipas ligjit të mbledhjes së shpejtësive, vala do të largohet nga burimi në një distancë
, dhe për këtë arsye gjatësia valore e saj
do të jetë më pak (Fig. 6.11, b).

Në lidhje me marrësin, vala, në përputhje me ligjin e mbledhjes së shpejtësive, do të lëvizë me një shpejtësi
dhe për një gjatësi vale konstante frekuenca lëkundjet e perceptuara nga burimi do të ndryshojnë dhe do të jenë të barabarta me

.

Nëse burimi dhe marrësi largohen nga njëri-tjetri, atëherë në formulën për frekuencën shenjat duhen ndryshuar. Prandaj, një formulë e vetme për frekuencën e lëkundjes të perceptuar nga marrësi, kur burimi dhe marrësi lëvizin përgjatë një linje të drejtë, do të duket si kjo:

. (6.36)

Nga kjo formulë rrjedh se për një vëzhgues të vendosur, për shembull, në një stacion, frekuenca e sinjalit të zërit të një treni që afrohet ( υ ETJ =0, υ IST >0)

do të jetë më i madh dhe më i vogël kur largoheni nga stacioni. Nëse, për shembull, marrim shpejtësinë e zërit υ=340 m/s, shpejtësinë e trenit υ=72 km/h dhe frekuencën e sinjalit të zërit ν 0 =1000 Hz (kjo frekuencë perceptohet mirë nga njeriu veshi, dhe veshi dallon valët e zërit me një ndryshim frekuence më të madhe se 10 Hz), atëherë frekuenca e sinjalit të perceptuar nga veshi do të ndryshojë brenda

=

Nëse burimi dhe marrësi lëvizin me shpejtësi të drejtuara në një kënd me vijën e drejtë që i lidh ato, atëherë për të llogaritur frekuencën të perceptuara nga marrësi, ju duhet të merrni parashikimet e shpejtësive të tyre në këtë vijë të drejtë (Fig. 6.11, c):

. (6.37)

Efekti Doppler vërehet edhe për valët elektromagnetike. Por ndryshe nga

valët elastike, EMW mund të përhapet në mungesë të një mediumi, në vakum. Prandaj, për EMW, shpejtësia e lëvizjes së burimit dhe marrësit në raport me mediumin nuk ka rëndësi. Për EMW, është e nevojshme të merret parasysh shpejtësia relative e burimit dhe marrësit, duke marrë parasysh transformimet e Lorencit dhe ngadalësimin e kohës në një kornizë referimi lëvizëse.

Konsideroni efekti gjatësor Doppler. Le të nxjerrim një formulë për frekuencën EMW të fiksuar nga marrësi, në një rast të veçantë, burimi dhe marrësi lëvizin drejt njëri-tjetrit në drejtim të vijës së drejtë që i lidh ato. Le të jenë dy I.S.O. - I.S.O i palëvizshëm. TE(ai përmban një marrës të palëvizshëm EMW) dhe lëviz në lidhje me të përgjatë të njëjtit bosht koordinativ Oh Dhe Oh' I.S.O. TE′ (ai përmban një burim fiks të EMW) (Fig. 6.12, a).

Merrni parasysh atë që vërehet në I.S.O. TE Dhe TE".

1. I.S.O.TE ′ . Burimi EMW është i palëvizshëm dhe ndodhet në origjinën e boshtit koordinativ Oh′ (Fig. 6.12, a). Rrezaton në I.S.O. TE′ EMW me periodë
, frekuenca
dhe gjatësia e valës
.

Marrësi është në lëvizje, por lëvizja e tij nuk e ndryshon frekuencën e sinjalit të marrë. Kjo për faktin se, sipas postulatit të dytë të S.T.O., shpejtësia EMW në raport me marrësin do të jetë gjithmonë e barabartë me me, dhe për këtë arsye frekuenca e valës së marrë nga marrësi në I.S.O. TE" do të jetë gjithashtu i barabartë ,

2. I.S.O.TE . Marrësi EMW është i palëvizshëm dhe burimi EMW lëviz në drejtim të boshtit Oh me shpejtësi . Prandaj, për burimin, është e nevojshme të merret parasysh efekti relativist i zgjerimit të kohës. Kjo do të thotë se periudha e valës së emetuar nga burimi në këtë kornizë inerciale të referencës do të jetë më e madhe se periudha e valës në I.S.O.
().

Për gjatësinë e valës rrezatuar nga burimi në drejtim të marrësit, mund të shkruajmë

Kjo shprehje lejon një periudhë T dhe frekuencës perceptuar nga marrësi EMW në I.S.O. TE, shkruani formulat e mëposhtme:

, (6.38)

ku merret parasysh se shpejtësia EMW në raport me marrësin në I.S.O. TEështë e barabartë me Me.

Nëse burimi dhe marrësi hiqen, është e nevojshme të ndryshohen shenjat në formulën (6.38). Në këtë rast, frekuenca e rrezatimit e zbuluar nga marrësi do të ulet në krahasim me frekuencën e valës së emetuar nga burimi, d.m.th. ka një zhvendosje të kuqe në spektrin e dritës së dukshme.

Siç mund ta shihni, shprehja (6.38) nuk përfshin shpejtësinë e burimit dhe marrësit veçmas, por vetëm shpejtësinë e lëvizjes së tyre relative.

Për EMW është vërejtur gjithashtu efekti tërthor doppler, i cili shoqërohet me efektin e zgjerimit të kohës në një kornizë inerciale në lëvizje të referencës. Le të marrim momentin kur shpejtësia e burimit EMW është pingul me vijën e vëzhgimit (Fig. 6.12, b), atëherë burimi nuk lëviz drejt marrësit dhe për këtë arsye gjatësia e valës së emetuar prej tij nuk ndryshon (
). Mbetet vetëm efekti relativist i zgjerimit të kohës

,
. (6.39)

Për efektin tërthor Doppler, ndryshimi i frekuencës do të jetë dukshëm më i vogël se sa për efektin gjatësor Doppler. Në të vërtetë, raporti i frekuencave të gjetura nga formula (6.38) dhe (6.39) për efektet gjatësore dhe tërthore do të jetë shumë më pak se uniteti:
.

Efekti tërthor Doppler u konfirmua eksperimentalisht, i cili vërtetoi edhe një herë vlefshmërinë e teorisë speciale të relativitetit.

Argumentet e dhëna këtu në favor të formulës (6.39) nuk pretendojnë të jenë rigoroze, por ato japin rezultatin e saktë. Në përgjithësi, për një kënd arbitrar ndërmjet vijës së vëzhgimit dhe shpejtësisë së burimit , mund të shkruajmë formulën e mëposhtme

, (6.40) ku këndi - ky është këndi ndërmjet vijës së vëzhgimit dhe shpejtësisë së burimit, shih (Fig. 6.12, b).

Efekti tërthor Doppler mungon për valët elastike në një medium. Kjo për faktin se, për të përcaktuar frekuencën e valës së perceptuar nga marrësi, projeksionet e shpejtësive merren në vijën e drejtë që lidh burimin dhe marrësin, shih (Fig. 6.11, c), dhe nuk ka kohë zgjerimi për valët elastike.

Efekti Doppler gjen zbatim të gjerë praktik, për shembull, për matjen e shpejtësive të yjeve dhe galaktikave nga zhvendosja Doppler (e kuqe) e vijave në spektrat e tyre të emetimit; për të përcaktuar shpejtësinë e objektivave në lëvizje në radar dhe sonar; për matjen e temperaturës së trupave me Doppler zgjerimin e linjave të emetimit të atomeve dhe molekulave, etj.

Efekti Doppler është një nga zbulimet e jashtëzakonshme në fushën e studimit të vetive të fenomeneve valore. Natyra e tij universale përcaktohet nga fakti se sot mijëra e mijëra pajisje të ndryshme në fusha të ndryshme të veprimtarisë njerëzore punojnë në bazë të këtij efekti. Fenomeni, i cili më pas u emërua sipas zbuluesit të tij, u zbulua nga fizikani austriak Christian Doppler në mesin e shekullit të nëntëmbëdhjetë. Doppler mati vetitë e valëve që vinin te marrësi nga një burim lëvizës dhe i palëvizshëm.

Nëse marrim parasysh efektin Doppler në formën e tij më të thjeshtë, atëherë duhet theksuar se kjo përshkruan ndryshimin e frekuencës së sinjalit në lidhje me sasinë e lëvizjes së burimit të këtij sinjali nga marrësi që e merr atë. Për shembull, një valë që vjen nga një burim i caktuar dhe që ka një frekuencë të caktuar fikse, do të merret nga marrësi tashmë në një frekuencë të ndryshme nëse, gjatë kalimit të saj, burimi dhe marrësi kanë ndryshuar vendndodhjen e tyre në lidhje me njëri-tjetrin, domethënë kanë lëvizur. Në këtë rast, treguesi i frekuencës do të rritet ose ulet, në varësi të drejtimit të burimit që zhvendoset në lidhje me marrësin. Duke marrë parasysh efektin Doppler, mund të thuhet pa mëdyshje se nëse marrësi largohet nga burimi, vlera e frekuencës së valës zvogëlohet. Nëse marrësi i afrohet burimit të rrezatimit të valës, atëherë treguesi i madhësisë së frekuencës së valës rritet. Rrjedhimisht, nga këto rregullsi, arrihet në përfundimin se nëse burimi dhe marrësi i valës nuk e kanë ndryshuar vendndodhjen e tyre gjatë kalimit të saj, atëherë vlera e frekuencës së valës do të mbetet e njëjtë.

Ekziston një paralajmërim tjetër i rëndësishëm që karakterizon efektin Doppler. Kjo veti, deri diku, bie ndesh me ligjet.fakti është se vlera e ndryshimit të frekuencës përcaktohet jo vetëm nga lëvizja apo jo e marrësit dhe burimi i rrezatimit, por edhe nga ajo që është saktësisht. duke lëvizur. Matjet treguan se zhvendosja e frekuencës, e përcaktuar nga lloji i objektit që lëviz, është aq më i dukshëm, aq më i vogël është ndryshimi në shpejtësitë e zhvendosjes së marrësit dhe burimit nga shpejtësia e valës. Në fakt, në rastet kur ndodh manifestimi i efektit Doppler, nuk konstatohet asnjë kontradiktë me teorinë e relativitetit, sepse e rëndësishme këtu nuk është lëvizja relative e marrësit dhe burimit, por natyra e lëvizjes së valës. në mjedisin elastik në të cilin lëviz.

Efekti Doppler shfaq veti të tilla si në lidhje me valët me origjinë akustike ashtu edhe me valët elektromagnetike, përveç se në rastin e valëve elektromagnetike, dukuritë e zhvendosjes së frekuencës nuk varen nga lëvizja e burimit apo marrësit.

Megjithatë, është mjaft e lehtë për t'u parë se si manifestohet ky efekt mjaft abstrakt. Për shembull, efekti Doppler në akustikë mund të shihet, ose më saktë, të dëgjohet, në momentin kur, duke qëndruar në një bllokim trafiku, dëgjoni sinjalin e sirenës së një automjeti special që kalon. Me siguri të gjithë vunë re faktin se nëse një makinë e tillë po afrohet, tingulli i sirenës tingëllon në një drejtim, i lartë, dhe kur një makinë e tillë ju kapërcen, zhurma e sirenës është më e ulët. Kjo thjesht konfirmon praninë e një ndryshimi në vlerën e frekuencës së sinjalit akustik.

Frekuenca e Doppler-it ka një rëndësi të madhe në radar, në lidhje me këtë efekt.Në bazë të këtij efekti funksionojnë të gjitha stacionet e radarëve dhe pajisjet e tjera për zbulimin e objekteve në lëvizje në një shumëllojshmëri të gjerë të degëve të veprimtarisë njerëzore.

Vetitë e tij përdoren në teknologjinë mjekësore për të përcaktuar rrjedhën e gjakut, dhe një procedurë e tillë si ekokardiografia Doppler është gjithashtu e njohur gjerësisht. Në bazë të efektit Doppler, u ndërtuan instrumente për ofrimin e lundrimit për anijet nënujore; me përdorimin e tij, meteorologët matin edhe shpejtësinë e lëvizjes së masave të reve.

Edhe astronomia përdor efektin Doppler në matjet e saj. Pra, nga madhësia e zhvendosjes së spektrit të objekteve të ndryshme astronomike, përcaktohet shpejtësia e lëvizjes së tyre në hapësirë, në veçanti, ishte në bazë të këtij efekti që u parashtrua hipoteza e zgjerimit të Universit.

Efekti Doppler është një fenomen fizik që konsiston në një ndryshim në frekuencën e valëve në varësi të lëvizjes së burimit të këtyre valëve në raport me vëzhguesin. Me afrimin e burimit, frekuenca e valëve të emetuara prej tij rritet dhe gjatësia zvogëlohet. Ndërsa burimi i valëve largohet nga vëzhguesi, frekuenca e tyre zvogëlohet dhe gjatësia e valës rritet.

Për shembull, në rastin e valëve të zërit, ndërsa burimi largohet, lartësia do të ulet dhe me afrimin e burimit, lartësia do të rritet. Pra, duke ndryshuar hapin, mund të përcaktoni nëse një tren po afrohet apo po largohet, një makinë me një sinjal të veçantë zanor, etj. Valët elektromagnetike shfaqin gjithashtu efektin Doppler. Nëse burimi hiqet, vëzhguesi do të vërejë një zhvendosje të spektrit në anën "e kuqe", d.m.th. në drejtim të valëve më të gjata, dhe kur afrohen - në "vjollcë", d.m.th. drejt gjatësive të valëve më të shkurtra.

Efekti Doppler doli të ishte një zbulim jashtëzakonisht i dobishëm. Falë tij, u zbulua zgjerimi i Universit (spektrat e galaktikave janë zhvendosur në të kuqe, prandaj, ato po largohen prej nesh); zhvilloi një metodë për diagnostikimin e sistemit kardiovaskular përmes përcaktimit të shpejtësisë së rrjedhës së gjakut; janë krijuar radarë të ndryshëm, përfshirë edhe ata të përdorur nga policia rrugore.

Shembulli më popullor i përhapjes së efektit Doppler: një makinë me një sirenë. Kur ajo shkon drejt jush ose larg jush, ju dëgjoni një tingull, dhe kur ajo kalon pranë, atëherë një krejtësisht tjetër - një më të ulët. Efekti Doppler shoqërohet jo vetëm me valët e zërit, por edhe me çdo tjetër. Duke përdorur efektin Doppler, ju mund të përcaktoni shpejtësinë e diçkaje, qoftë makinë apo trupa qiellorë, me kusht që të dimë parametrat (frekuencën dhe gjatësinë e valës). Gjithçka që lidhet me rrjetet telefonike, Wi-Fi, alarmet e hajdutëve - kudo mund të vëzhgoni efektin Doppler.

Ose merrni një semafor - ka ngjyra të kuqe, të verdhë dhe jeshile. Në varësi të shpejtësisë së lëvizjes, këto ngjyra mund të ndryshojnë, por jo midis tyre, por kalojnë drejt vjollcës: e verdha do të shkojë në jeshile, dhe e gjelbra në blu.

Pse jo? Nëse largohemi nga burimi i dritës dhe shikojmë prapa (ose semafori po largohet prej nesh), atëherë ngjyrat do të zhvendosen drejt së kuqes.

Dhe, ndoshta, ia vlen të sqarohet se shpejtësia me të cilën e kuqja mund të ngatërrohet me jeshile është shumë më e lartë se ajo me të cilën mund të vozitni në rrugë.

Përgjigju

Koment

Thelbi i efektit Doppler është se nëse një burim tingulli afrohet ose largohet nga vëzhguesi, atëherë frekuenca e tingullit të emetuar prej tij ndryshon nga këndvështrimi i vëzhguesit. Kështu, për shembull, zhurma e motorit të një makine që kalon pranë jush ndryshon. Është më i lartë ndërsa ju afrohet dhe bie ndjeshëm më poshtë ndërsa kalon pranë jush dhe fillon të largohet. Ndryshimi i frekuencës është sa më i fortë, aq më i lartë është shpejtësia e burimit të zërit.

Nga rruga, ky efekt është i vërtetë jo vetëm për tingullin, por edhe, të themi, për dritën. Vetëm se për zërin është më i qartë - mund të vërehet me shpejtësi relativisht të ulëta. Drita e dukshme ka një frekuencë kaq të lartë saqë ndryshimet e vogla për shkak të efektit Doppler janë të padukshme për syrin e lirë. Megjithatë, në disa raste efekti Doppler duhet të merret parasysh edhe në komunikimet radio.

Nëse nuk zhyteni në përkufizime të rrepta dhe përpiqeni të shpjegoni efektin, siç thonë ata, në gishtat tuaj, atëherë gjithçka është mjaft e thjeshtë. Tingulli (si drita ose një sinjal radio) është një valë. Për qartësi, le të supozojmë se frekuenca e valës së marrë varet nga sa shpesh marrim "kreshtat" e valës skematike (). Nëse burimi dhe marrësi janë të palëvizshëm (po, në lidhje me njëri-tjetrin), atëherë do të marrim "kreshta" me të njëjtën frekuencë siç i lëshon marrësi. Nëse burimi dhe marrësi fillojnë të afrohen, atëherë do të fillojmë të marrim sa më shpesh, aq më e lartë është shpejtësia e afrimit - shpejtësitë do të shtohen. Si rezultat, frekuenca e zërit në marrës do të jetë më e lartë. Nëse burimi fillon të largohet nga marrësi, atëherë çdo "kreshtë" tjetër do t'i duhet pak më shumë kohë për të arritur tek marrësi - do të fillojmë të marrim "kreshta" pak më rrallë sesa burimi i lëshon ato. Frekuenca e zërit në marrës do të jetë më e ulët.

Ky shpjegim është disi skematik, por ai kap parimin e përgjithshëm.

Me pak fjalë, ndryshimi në frekuencën dhe gjatësinë e valës së vëzhguar në rast se burimi dhe marrësi lëvizin në lidhje me njëri-tjetrin. I lidhur me fundshmërinë e shpejtësisë së përhapjes së valës. Nëse burimi i afrohet marrësit, frekuenca rritet (pika e valës regjistrohet më shpesh); largohuni nga njëri-tjetri - frekuenca bie (kulmi i valës regjistrohet më rrallë). Një ilustrim tipik i efektit është një sirenë e shërbimeve speciale. Nëse një ambulancë shkon drejt jush - sirena bërtet, largohet - ajo gumëzhin me një zë bas. Një rast i veçantë është përhapja e një valë elektromagnetike në vakum - një përbërës relativist shtohet atje dhe efekti Doppler manifestohet gjithashtu në rastin kur marrësi dhe burimi janë të palëvizshëm në lidhje me njëri-tjetrin, gjë që shpjegohet me vetitë e kohës.

Do të përpiqem të përgjigjem në mënyrën më të thjeshtë:
Imagjinoni që jeni duke qëndruar në vend dhe çdo sekondë lëshoni një valë (për shembull, me zërin tuaj), e cila përhapet në mënyrë radiale nga ju me një shpejtësi prej 100 m/s.

Aplikimi më i zakonshëm i efektit Doppler është radari Doppler (Figura 2.4) - një pajisje navigimi radar i bazuar në efektin Doppler - një ndryshim në frekuencë (ose gjatësi vale) për shkak të lëvizjes së një objekti në lidhje me vëzhguesin. Kjo pajisje përdoret për të matur diferencën e frekuencës midis një impulsi të dërguar dhe një pulsi të kthyer. Në bazë të këtij ndryshimi gjykohet shpejtësia e objektit nga e cila është reflektuar rrezja e radarit. Vlerat e matura shfaqen në ekranin e instrumentit.

Pajisjet portative të radarit të shpejtësisë (1) përdoren nga autoritetet e sigurisë rrugore për të zbuluar shkeljet e shpejtësisë së automjeteve. Funksionimi i pajisjes bazohet në efektin Doppler. Pajisja lëshon një rreze valësh radioje (2) të një frekuence të njohur. Kur vala takohet me një makinë në lëvizje (3), sinjali reflektohet dhe kthehet (4) me një frekuencë të ndryshuar. Pajisja llogarit diferencën midis frekuencave të sinjalit origjinal dhe atij të reflektuar dhe në bazë të kësaj vlere përcaktohet shpejtësia e automjetit. Radarët Doppler mund të përdoren në fusha të ndryshme: për të përcaktuar shpejtësinë e avionëve, anijeve, makinave, hidrometeorëve (për shembull, reve), rrymave të detit dhe lumit, si dhe objekteve të tjera.

Ky efekt përdoret gjerësisht në obstetrikë, pasi tingujt që vijnë nga mitra regjistrohen lehtësisht. Në fazat e hershme të shtatzënisë, zëri kalon përmes fshikëzës. Kur mitra mbushet me lëng, ajo vetë fillon të përçojë zërin. Pozicioni i placentës përcaktohet nga tingujt e gjakut që rrjedh nëpër të dhe pas 9-10 javësh nga momenti i formimit të fetusit dëgjohet rrahja e zemrës së tij. Me ndihmën e aparateve tejzanor, numri i embrioneve ose konstatohet vdekja e fetusit.

Diagnoza e parametrave të rrjedhjes së gjakut në pothuajse çdo anije bazohet në të njëjtin parim të saj, i cili është shumë i rëndësishëm për identifikimin e patologjive që prekin sistemin kardiovaskular dhe monitorimin e trajtimit të tij. Gjatë ekzaminimit të rrjedhës së gjakut të pacientit me anë të ultrazërit, regjistrohet një ndryshim në frekuencën e sinjalit tejzanor kur ai reflektohet nga grimcat lëvizëse të gjakut, pjesa më e madhe e të cilave janë eritrocite.

Për të regjistruar efektin Doppler përdoret ekografia, e dërguar në drejtim të anijes në studim. E reflektuar nga lëvizja e qelizave të kuqe të gjakut, ultratingulli i marrë nga pajisja ndryshon frekuencën në përputhje me rrethanat. Kjo ju lejon të merrni informacion në lidhje me shpejtësinë e lëvizjes së gjakut në zonën e studiuar të shtratit vaskular, drejtimin e lëvizjes së gjakut, vëllimin e masës së gjakut që lëviz me shpejtësi të caktuara dhe, bazuar në këto parametra, të vërtetoni një gjykim. për rrjedhjen e dëmtuar të gjakut, gjendjen e murit vaskular, praninë e stenozës aterosklerotike ose mbylljen e enëve të gjakut, si dhe për të vlerësuar qarkullimin kolateral.

Efekti Doppler mat shpejtësinë e rrjedhjes së lëngjeve dhe gazeve. Avantazhi i kësaj metode është, në fakt, se nuk është e nevojshme vendosja e sensorëve direkt në rrjedhë. Shpejtësia përcaktohet nga shpërndarja e valëve të rrezatimit tejzanor ose optik (matësit e rrjedhës optike) në inhomogjenitetet e mediumit (grimcat e pezullimit, pikat e lëngshme që nuk përzihen me rrjedhën kryesore, flluska gazi në lëng).

Me ndihmën e efektit Doppler, astronomët përcaktojnë shpejtësinë radiale (radiale) të lëvizjes së yjeve, galaktikave dhe trupave të tjerë qiellorë duke zhvendosur linjat e spektrit. Një ndryshim në gjatësinë e valëve të dridhjeve të dritës çon në faktin se të gjitha linjat spektrale në spektrin e burimit zhvendosen drejt valëve të gjata, nëse shpejtësia e saj radiale drejtohet larg vëzhguesit (zhvendosja e kuqe), dhe drejt atyre të shkurtra, nëse drejtimi e shpejtësisë radiale është - drejt vëzhguesit (zhvendosja e purpurt). Nëse shpejtësia e burimit është e vogël në krahasim me shpejtësinë e dritës (~300,000 km/s), atëherë në përafrimin jorelativist, shpejtësia radiale është e barabartë me shpejtësinë e dritës shumëzuar me ndryshimin në gjatësinë e valës së çdo linje spektrale dhe pjesëtuar me gjatësia valore e së njëjtës linjë në një burim të palëvizshëm.

Duke rritur gjerësinë e vijave spektrale, mund të matet temperatura e fotosferës së yjeve. Zgjerimi i linjave me rritjen e temperaturës është për shkak të rritjes së shpejtësisë së lëvizjes termike kaotike të atomeve rrezatuese ose thithëse në gaz.

Si një aplikim alternativ i efektit Doppler në jetën e përditshme, ne sugjerojmë përdorimin e tij në makina gjatë natës për të shmangur një aksident trafiku në një pjesë të pandritur të rrugës (Fig. 2.6). Burimi i sinjalit është brenda

zona e parakolpit të përparmë dhe e lëshon vazhdimisht atë. Kur një person ose kafshë shfaqet në rrugë, marrësi zbulon një pengesë dhe paralajmëron shoferin për një rrezik të mundshëm. Disavantazhi, si përdorim i tillë, është se gjatë kthesave të mprehta, sinjali nuk ka kohë të arrijë te marrësi dhe të paralajmërojë shoferin, por si i tillë, është e mundur të vendosen sensorë në të gjithë sipërfaqen e makinës në këtë nivel.