Doppler efektini kullanma. Doppler etkisinin uygulama alanları. Doppler etkisinin iki çeşidi dikkate alınır

Kaynağının hareketi ve/veya alıcının hareketi nedeniyle alıcı tarafından kaydedilir. Sireni açık olan bir arabanın gözlemcinin yanından geçmesini pratikte gözlemlemek kolaydır. Sirenin belli bir ton çıkardığını ve bunun değişmediğini varsayalım. Araba gözlemciye göre hareket etmediğinde, o zaman tam olarak sirenin çıkardığı sesi duyar. Ancak araba gözlemciye yaklaşırsa ses dalgalarının frekansı artacak (ve uzunluğu azalacak) ve gözlemci sirenin gerçekte çıkardığından daha yüksek bir perde duyacaktır. Araba gözlemcinin yanından geçtiği anda, sirenin çıkardığı sesi duyacaktır. Ve araba yaklaşmak yerine uzaklaştığında, ses dalgalarının daha düşük frekansı (ve buna bağlı olarak daha uzun uzunluğu) nedeniyle gözlemci daha düşük bir ton duyacaktır.

Herhangi bir ortamda (örneğin ses) yayılan dalgalar için, dalgaların hem kaynağının hem de alıcısının bu ortama göre hareketinin dikkate alınması gerekir. Yayılması için herhangi bir ortama ihtiyaç duymayan elektromanyetik dalgalar (ışık gibi) için önemli olan kaynak ve alıcının göreceli hareketidir.

Ayrıca yüklü bir parçacığın bir ortamda göreceli bir hızda hareket etmesi de önemlidir. Bu durumda Doppler etkisi ile doğrudan ilişkili olan Çerenkov radyasyonu laboratuvar sistemine kaydedilmektedir.

Nerede F 0, kaynağın dalga yaydığı frekanstır, C- Ortamdaki dalgaların yayılma hızı, v- dalga kaynağının ortama göre hızı (kaynak alıcıya yaklaşıyorsa pozitif, uzaklaşıyorsa negatif).

Sabit bir alıcı tarafından kaydedilen frekans

sen- alıcının ortama göre hızı (kaynağa doğru hareket ediyorsa pozitiftir).

Formül (1)'deki frekans değerini formül (2)'ye değiştirerek genel durum için formülü elde ederiz.

(3)

Göreli Doppler etkisi

Elektromanyetik dalgalar söz konusu olduğunda frekans formülü özel görelilik denklemlerinden türetilir.Elektromanyetik dalgaların yayılması maddi bir ortama ihtiyaç duymadığından yalnızca kaynağın ve gözlemcinin bağıl hızı dikkate alınabilir.

Nerede İle- ışık hızı, v- alıcının ve kaynağın bağıl hızı (birbirlerinden uzaklaşırlarsa pozitiftir).

Doppler etkisi nasıl gözlemlenir

Bu fenomen herhangi bir salınım sürecinin karakteristiği olduğundan, sesi gözlemlemek çok kolaydır. Ses titreşimlerinin frekansı kulak tarafından perde olarak algılanır. Hızlı hareket eden bir arabanın yanınızdan geçmesi, örneğin siren veya sadece bip sesi gibi bir ses çıkarması durumunu beklemeniz gerekir. Araba size yaklaştığında sesin daha yüksek çıkacağını, sonra araba size ulaştığında sert bir şekilde alçalacağını, uzaklaşırken ise daha alçak bir sesle korna çalacağını duyacaksınız.

Başvuru

Doppler radarı

Bağlantılar

• Okyanus akıntılarını ölçmek için Doppler efektini kullanma

Wikimedia Vakfı. 2010.

Diğer sözlüklerde “Doppler kayması”nın ne olduğunu görün:

Doppler kayması- Doplerio poslinkis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. Doppler yer değiştirmesi; Doppler kayması vok. Doppler Verschiebung, f rus. Doppler kayması, m; Doppler değişimi, tamam. yer değiştirme Doppler, m; sapma Doppler, f… Fizikos terminų žodynas

Doppler frekans kayması- Doplerio dažnio poslinkis statusas T sritis radyoelektronika atitikmenys: engl. Doppler frekans değişimi; Doppler frekans kayması vok. Doppler Frequenzverschiebung, f rus. Doppler frekans kayması, m; Doppler frekans kayması, n… … Radioelektronikos terminų žodynas

Kırmızıya kayma, kimyasal elementlerin spektral çizgilerinin kırmızı (uzun dalga boyu) tarafa doğru kaymasıdır. Bu fenomen Doppler etkisinin veya yerçekimsel kırmızıya kaymanın bir ifadesi veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilir. Spektrum değişimi... Vikipedi

Elektrikteki hatların dalga boylarının (l) arttırılması. mag. referans spektrumunun çizgileriyle karşılaştırıldığında kaynak spektrumu (çizgilerin spektrumun kırmızı kısmına doğru kayması). Kantitatif olarak K. s. z=(lprin lsp)/lsp değeriyle karakterize edilir, burada lsp ve lprin... ... Fiziksel ansiklopedi

Bir kuantumun (foton) veya başka bir temel parçacığın (bir elektron veya proton gibi) bir yerçekimsel alana (altta sarı bir yıldız tarafından yaratılmış) düştüğünde yerçekimsel maviye kayması ... Vikipedi

Elektromanyetik radyasyonun frekanslarındaki azalma, Doppler etkisinin tezahürlerinden biridir. İsmi "K. İle." bu fenomenin bir sonucu olarak spektrumun görünür kısmında çizgilerin kırmızı ucuna doğru kayması nedeniyle; K.s. gözlemlendi... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Salınımların kaynağı ve gözlemci birbirine göre hareket ettiğinde, gözlemci tarafından algılanan salınım frekansı w veya dalga boyu l'deki değişiklik. D. e. Açıklamanın en kolay yolu takip etmektir. örnek. Hareketsiz bir kaynağın yaymasına izin verin... Fiziksel ansiklopedi

Görelilik teorileri modern fiziğin teorik temelinin önemli bir parçasını oluşturur. İki ana teori vardır: özel (özel) ve genel. Her ikisi de A. Einstein tarafından, özellikle 1905'te, genel olarak 1915'te yaratıldı. Modern fizikte, özellikle... ... Collier Ansiklopedisi

Uzay nesnelerini, onlardan gelen radyo emisyonunu analiz ederek inceleyen bir astronomi dalı. Birçok kozmik cisim Dünya'ya ulaşan radyo dalgaları yayar: bunlar özellikle Güneş'in dış katmanları ve gezegen atmosferleri, yıldızlararası gaz bulutlarıdır.... Collier Ansiklopedisi

Güneş gibi sıcak parlayan gök cisimleri. Yıldızların boyutları, sıcaklıkları ve parlaklıkları farklılık gösterir. Güneş, birçok bakımdan tipik bir yıldızdır, ancak diğer tüm yıldızlardan çok daha parlak ve daha büyük görünmesine rağmen, çok daha yakın konumdadır... ... Collier Ansiklopedisi

Altında Doppler etkisi Kaynağın ve alıcının hareketiyle ilişkili olarak dalga alıcısı tarafından kaydedilen frekanstaki değişimi anlayın. Bu etki akustik ve optik alanında ilk kez 1842 yılında Avusturyalı fizikçi K. Doppler tarafından teorik olarak kanıtlanmıştır.

İki özel durum örneğini kullanarak, alıcı tarafından algılanan elastik dalganın frekansını belirleyen formülün türetilmesini ele alalım. 1. Ortam, ses dalgalarının sabit bir kaynağı ve alıcısını içerir. Kaynak tarafından yayılan frekanslar ve dalga boyları
, hızla hareket ediyor alıcıya ulaşın ve içinde aynı frekansta salınımlar yaratın
(Şekil 6.11, a). 2. Kaynak ve onun yaydığı dalga Ox ekseni boyunca hareket eder. Alıcı onlara doğru hareket eder. Dalga hızına dikkat edin yalnızca ortamın özelliklerine bağlıdır ve alıcının ve kaynağın hareketine bağlı değildir. Bu nedenle kaynağın sabit bir frekansta hareketi onun yaydığı titreşimler yalnızca dalga boyunu değiştirecektir. Aslında salınım periyodunun kaynağı mesafeye gidecek
ve hızların toplamı kanununa göre dalga uzaklaşacaktır kaynaktan bir mesafeye
ve dolayısıyla dalga boyu
daha az olacak (Şekil 6.11, b).

Dalga, alıcıya göre hızların toplamı kanununa göre belirli bir hızla hareket edecektir.
ve sabit bir dalga boyu için sıklık kaynağın algıladığı titreşimler değişecek ve eşit olacaktır

.

Kaynak ve alıcı birbirinden uzaklaşıyorsa frekans formülünde tabelaların değişmesi gerekiyor. Sonuç olarak, kaynak ve alıcı tek bir düz çizgide hareket ettiğinde alıcı tarafından algılanan salınım frekansı için tek bir formül şöyle görünecektir:

. (6.36)

Bu formülden, örneğin bir istasyonda bulunan bir gözlemci için yaklaşan bir trenin ses sinyalinin frekansı ( υ VESAİRE =0, υ IST >0)

istasyondan uzaklaştıkça daha çok ve daha az olacaktır. Örneğin ses hızını υ = 340 m/s, trenin hızını υ = 72 km/saat ve ses sinyalinin frekansını ν 0 = 1000 Hz alırsak (bu frekans insan tarafından iyi algılanır) ve kulak, frekans farkı 10 Hz'den büyük olan ses dalgalarını ayırt ederse, kulak tarafından algılanan sinyalin frekansı,

=

Kaynak ve alıcı onları birbirine bağlayan düz çizgiye belli bir açıyla yönlendirilmiş hızlarla hareket ediyorsa frekansı hesaplamak için alıcı tarafından algılandığında, hızlarının projeksiyonlarını bu düz çizgiye almanız gerekir (Şekil 6.11, c):

. (6.37)

Doppler etkisi elektromanyetik dalgalar için de gözlenir. Ama farklı olarak

elastik dalgalar, elektromanyetik dalgalar bir ortamın yokluğunda, boşlukta yayılabilir. Sonuç olarak, elektromanyetik dalgalar için kaynağın ve alıcının ortama göre hareket hızı önemli değildir. Elektromanyetik dalgalar için, Lorentz dönüşümlerini ve hareketli bir referans çerçevesindeki zaman genişlemesini hesaba katarak kaynağın ve alıcının göreceli hareket hızını dikkate almak gerekir.

Hadi düşünelim uzunlamasına Doppler etkisi. Alıcı tarafından kaydedilen elektromanyetik dalgaların frekansı için bir formül türetelim; özel bir durumda kaynak ve alıcı, onları birleştiren düz çizgi yönünde birbirlerine doğru hareket ederler. İki adet ISO olsun. – hareketsiz I.S.O. İLE(içinde sabit bir EMW alıcısı var) ve çakışan koordinat eksenleri boyunca ona göre hareket ediyor Ah Ve Ah' ISO İLE′ (sabit bir elektromanyetik dalga kaynağı içerir) (Şekil 6.12,a).

I.S.O.'da nelerin gözlemlendiğini ele alalım. İLE Ve İLE".

1. ISOİLE ′ . Elektromanyetik dalga kaynağı sabittir ve koordinat ekseninin başlangıç ​​noktasında yer alır. Ah' (Şekil 6.12,a). I.S.O. formatında yayın yapar. İLE′ noktalı EMW
, frekanslar
ve dalga boyu
.

Alıcı hareket eder ancak hareketi, alınan sinyalin frekansındaki değişimi etkilemez. Bunun nedeni, S.T.O.'nun ikinci varsayımına göre, elektromanyetik dalganın alıcıya göre hızının her zaman şuna eşit olacağıdır: İle, ve dolayısıyla alıcının I.S.O.'da aldığı dalganın frekansı. İLE" aynı zamanda eşit olacak ,

2. ISOİLE . EMW alıcısı sabittir ve EMW kaynağı eksen yönünde hareket eder Ah hızlı . Bu nedenle kaynak için zaman genişlemesinin göreceli etkisini hesaba katmak gerekir. Bu, kaynak tarafından bu eylemsiz çerçevede yayılan dalganın periyodunun, I.S.O.'daki dalganın periyodundan daha büyük olacağı anlamına gelir.
().

Dalga boyu için Kaynaktan alıcıya doğru yayılan , yazılabilir

Bu ifade döneme izin verir T ve frekanslar EMW alıcısı tarafından I.S.O.'da algılanır. İLE, aşağıdaki formülleri yazın:

, (6.38)

burada elektromanyetik dalganın I.S.O.'daki alıcıya göre hızının dikkate alındığı yer. İLE eşittir İle.

Kaynak ve alıcının kaldırılması durumunda formül (6.38)'deki işaretlerin değiştirilmesi gerekir. Bu durumda alıcı tarafından kaydedilen radyasyon frekansı, kaynağın yaydığı dalga frekansına göre azalacaktır; görünür ışık spektrumunda kırmızıya bir kayma gözlenir.

Görüldüğü gibi (6.38) ifadesi kaynağın ve alıcının ayrı ayrı hızlarını içermemektedir, sadece bunların göreceli hareket hızlarını içermektedir.

Elektromanyetik dalgalar için de gözlemlenir enine Doppler etkisi hareketli bir eylemsiz referans çerçevesinde zaman genişlemesinin etkisi ile ilişkilidir. Elektromanyetik dalga kaynağının hızının gözlem çizgisine dik olduğu bir anı ele alalım (Şekil 6.12, b), o zaman kaynak alıcıya doğru hareket etmez ve dolayısıyla yaydığı dalganın uzunluğu değişmez. (
). Geriye kalan tek şey zaman genişlemesinin göreceli etkisidir

,
. (6.39)

Enine Doppler etkisi için frekanstaki değişiklik, uzunlamasına Doppler etkisine göre önemli ölçüde daha az olacaktır. Gerçekten de, boyuna ve enine etkiler için (6.38) ve (6.39) formülleri kullanılarak bulunan frekansların oranı, birlikten önemli ölçüde daha az olacaktır:
.

Enine Doppler etkisi deneysel olarak doğrulandı ve bu, özel görelilik teorisinin geçerliliğini bir kez daha kanıtladı.

Burada formül (6.39) lehine sunulan argümanlar kesin gibi görünmüyor ancak doğru sonucu veriyorlar. Genel olarak, keyfi bir açı için Gözlem hattı ile kaynağın hızı arasında aşağıdaki formülü yazabiliriz

, (6.40) burada açı - bu, gözlem çizgisi ile kaynağın hızı arasındaki açıdır, bakınız (Şekil 6.12, b).

Bir ortamdaki elastik dalgalar için enine Doppler etkisi yoktur. Bunun nedeni, alıcı tarafından algılanan dalganın frekansını belirlemek için, hız projeksiyonlarının kaynak ile alıcıyı birleştiren düz çizgi üzerine alınmasıdır (bkz. Şekil 6.11, c) ve zaman genişlemesinin olmamasıdır. elastik dalgalar.

Doppler etkisinin geniş pratik uygulamaları vardır; örneğin yıldızların ve galaksilerin hızlarını, emisyon spektrumlarındaki çizgilerin Doppler (kırmızı) kaymasıyla ölçmek; radar ve sonardaki hareketli hedeflerin hızlarını belirlemek için; Atomların ve moleküllerin vb. emisyon çizgilerini Doppler genişleterek cisimlerin sıcaklığını ölçmek için.

Doppler etkisi, dalga olaylarının özelliklerinin incelenmesi alanındaki dikkat çekici keşiflerden biridir. Evrensel doğası, bugün insan faaliyetinin çeşitli alanlarındaki binlerce ve binlerce çok çeşitli cihazın bu etki temelinde çalıştığını belirlemektedir. Daha sonra kaşifinin adıyla anılan bu fenomen, on dokuzuncu yüzyılın ortalarında Avusturyalı fizikçi Christian Doppler tarafından keşfedildi. Doppler, alıcıya hareketli ve sabit bir kaynaktan gelen dalgaların özelliklerini ölçtü.

Doppler etkisini en basit haliyle ele alırsak, bunun, bu sinyalin kaynağının onu alan alıcıdan gelen hareket miktarına bağlı olarak sinyalin frekansındaki değişimi tanımladığını belirtmek gerekir. Örneğin, belirli bir kaynaktan gelen ve belirli bir sabit frekansa sahip bir dalga, geçişi sırasında kaynak ve alıcının birbirlerine göre konumları değişmişse, yani alıcı tarafından farklı bir frekansta alınacaktır. , taşındılar. Bu durumda kaynağın alıcıya göre hangi yöne kaydırıldığına bağlı olarak frekans göstergesi artacak veya azalacaktır. Doppler etkisini dikkate aldığımızda alıcının kaynaktan uzaklaşması durumunda dalga frekansı değerinin düştüğünü açıkça ifade edebiliriz. Alıcı dalga radyasyonu kaynağına yaklaşırsa dalga frekansı artar. Buna göre bu yasalardan, dalganın kaynağı ve alıcısı geçişi sırasında konumlarını değiştirmezlerse dalga frekansının değerinin aynı kalacağı sonucuna varılmıştır.

Doppler etkisini karakterize eden bir diğer önemli uyarı. Bu özellik bir dereceye kadar yasalara aykırıdır Gerçek şu ki, frekans değişiminin değeri yalnızca alıcının ve radyasyon kaynağının hareket edip etmediğine değil, aynı zamanda tam olarak neyin hareket ettiğine de bağlıdır. Ölçümler, ne tür bir nesnenin hareket ettiğine göre belirlenen frekans kaymasının, alıcının ve kaynağın yer değiştirme hızları arasındaki dalga hızı arasındaki fark ne kadar küçük olursa, o kadar belirgin olduğunu göstermiştir. Aslında Doppler etkisinin meydana geldiği durumlarda izafiyet teorisiyle hiçbir çelişkiye rastlanmaz. Çünkü burada önemli olan alıcı ve kaynağın göreceli hareketi değil, dalganın elastik ortamdaki hareketinin doğasıdır. hareket ettiği ortam.

Doppler etkisi, hem akustik kaynaklı dalgalara hem de elektromanyetik dalgalara ilişkin olarak bu tür özellikler sergiler; ancak elektromanyetik dalgalar durumunda frekans kayması olgusu, kaynağın veya alıcının hareket etmesine bağlı değildir.

Ancak bu oldukça soyut etkinin kendini nasıl gösterdiğini görmek oldukça kolaydır. Örneğin akustikteki Doppler etkisi, trafik sıkışıklığında dururken, geçen özel bir aracın siren sinyalini duyduğunuz anda görülebilir veya daha doğrusu duyulabilir. Elbette herkes, böyle bir araba yaklaşıyorsa siren sesinin tek yönlü, yüksek ses çıkardığını, böyle bir araba sizi solladığında siren sesinin daha düşük ses çıkardığını fark etmiştir. Bu, akustik sinyalin frekans değerinde bir değişikliğin varlığını kesin olarak doğrular.

Doppler frekansı radar uygulamalarında büyük bir rol oynar.İnsan faaliyetinin çok çeşitli dallarında hareketli nesneleri tespit etmeye yönelik tüm radar istasyonları ve diğer cihazlar bu etki temelinde çalışır.

Özellikleri tıbbi teknolojide kan akışını belirlemek için kullanılır; Doppler ekokardiyografi gibi bir prosedür de yaygın olarak bilinmektedir. Sualtı gemileri için navigasyon cihazları Doppler etkisi temel alınarak oluşturulmuştur ve meteorologlar bunu bulut kütlelerinin hareket hızını ölçmek için kullanırlar.

Astronomi bile ölçümlerinde Doppler etkisini kullanıyor. Böylece, çeşitli astronomik nesnelerin spektrumlarındaki değişimin büyüklüğü, uzaydaki hareket hızlarını belirler, özellikle bu etki temelinde, Evrenin genişlemesine ilişkin hipotez öne sürülmüştür.

Doppler etkisi, bu dalgaların kaynağının gözlemciye göre hareketine bağlı olarak dalgaların frekansındaki değişiklikten oluşan fiziksel bir olgudur. Kaynak yaklaştıkça yaydığı dalgaların frekansı artar ve uzunluğu azalır. Dalgaların kaynağı gözlemciden uzaklaştıkça frekansları azalır ve dalga boyu artar.

Örneğin ses dalgalarında kaynak uzaklaştıkça sesin perdesi azalacak, kaynak yaklaştıkça sesin perdesi yükselecektir. Böylece perdeyi değiştirerek bir trenin, özel ses sinyaline sahip bir arabanın vb. yaklaşıp yaklaşmadığını veya uzaklaştığını belirleyebilirsiniz. Elektromanyetik dalgalar da Doppler etkisini gösterir. Kaynak kaldırılırsa gözlemci spektrumda "kırmızı" tarafa doğru bir kayma fark edecektir; daha uzun dalgalara doğru ve yaklaşırken - “menekşe” ye, yani. Daha kısa dalgalara doğru.

Doppler etkisinin son derece yararlı bir keşif olduğu ortaya çıktı. Onun sayesinde Evrenin genişlediği keşfedildi (galaksilerin spektrumları kırmızıya kayıyor, bu nedenle bizden uzaklaşıyorlar); kan akışının hızını belirleyerek kardiyovasküler sistemi teşhis etmeye yönelik bir yöntem geliştirildi; Trafik polisinin kullandığı radarlar da dahil olmak üzere çeşitli radarlar oluşturuldu.

Doppler etkisinin yayılmasının en popüler örneği: sireni olan bir araba. Size doğru yaklaştığında veya sizden uzaklaştığında, bir ses duyarsınız ve yanından geçtiğinde tamamen farklı bir ses duyarsınız - daha düşük bir ses. Doppler etkisi yalnızca ses dalgalarıyla değil aynı zamanda diğerleriyle de ilişkilidir. Doppler etkisini kullanarak, parametreleri (frekans ve dalga boyu) bilmemiz koşuluyla, ister araba ister gök cisimleri olsun, bir şeyin hızını belirleyebiliriz. Telefon ağları, Wi-Fi, güvenlik alarmları ile ilgili her şey - Doppler etkisi her yerde gözlemlenebilir.

Veya bir trafik ışığını alın; kırmızı, sarı ve yeşil renkleri vardır. Ne kadar hızlı hareket ettiğimize bağlı olarak bu renkler değişebilir ama kendi aralarında değil, mora doğru kayarlar: sarı yeşile, yeşil de maviye döner.

Tamam da niye? Işık kaynağından uzaklaşıp arkamıza baktığımızda (ya da trafik ışıkları bizden uzaklaştığında) renkler kırmızıya doğru kayacaktır.

Ve muhtemelen kırmızının yeşille karıştırılabileceği hızın, yollarda araç sürebileceğiniz hızdan çok daha yüksek olduğunu açıklığa kavuşturmakta fayda var.

Cevap

Yorum

Doppler etkisinin özü, bir ses kaynağının gözlemciye yaklaşması veya uzaklaşması durumunda, onun yaydığı sesin frekansının gözlemcinin bakış açısına göre değişmesidir. Örneğin yanından geçen bir arabanın motor sesi değişir. Size yaklaştıkça yükselir ve yanınızdan uçup uzaklaşmaya başladığında aniden alçalır. Ses kaynağının hızı ne kadar yüksek olursa frekans değişimi de o kadar büyük olur.

Bu arada, bu etki sadece ses için değil aynı zamanda ışık için de geçerlidir. Ses açısından bu daha barizdir; nispeten düşük hızlarda gözlemlenebilir. Görünür ışık o kadar yüksek bir frekansa sahiptir ki, Doppler etkisinden kaynaklanan küçük değişiklikler çıplak gözle görülemez. Ancak bazı durumlarda radyo iletişimlerinde bile Doppler etkisinin dikkate alınması gerekir.

Katı tanımlara dalmazsanız ve dedikleri gibi parmaklarınız üzerindeki etkiyi açıklamaya çalışmazsanız, o zaman her şey oldukça basittir. Ses (ışık veya radyo sinyali gibi) bir dalgadır. Açıklık sağlamak için, alınan dalganın frekansının şematik dalganın () "tepelerini" ne sıklıkla aldığımıza bağlı olduğunu varsayalım. Kaynak ve alıcı sabitse (evet, birbirlerine göre), o zaman alıcının onları yaydığı frekansta "sırtlar" alacağız. Kaynak ve alıcı birbirine yaklaşmaya başlarsa, yaklaşma hızı arttıkça daha sık almaya başlayacağız - hızlar artacaktır. Sonuç olarak alıcıdaki ses frekansı daha yüksek olacaktır. Kaynak alıcıdan uzaklaşmaya başlarsa, her bir sonraki "sırtın" alıcıya ulaşması biraz daha zaman alacaktır - "sırtları" kaynağın yayınladığından biraz daha az sıklıkta almaya başlayacağız. Alıcıdaki ses frekansı daha düşük olacaktır.

Bu açıklama biraz şematik olmakla birlikte genel prensibi yansıtmaktadır.

Kısaca kaynak ve alıcı birbirine göre hareket ettiğinde gözlenen frekans ve dalga boyundaki değişimdir. Dalga yayılma hızının sonluluğu ile ilişkilidir. Kaynak ve alıcı birbirine yaklaşırsa frekans artar (dalga zirvesi daha sık kaydedilir); birbirinden uzaklaşın - frekans düşer (dalganın zirvesi daha az kaydedilir). Bu etkinin yaygın bir örneği, özel servislerin sirenleridir. Ambulans size yaklaştığında siren ötüyor, uzaklaştığında ise yüksek sesle çalıyor. Ayrı bir durum, bir elektromanyetik dalganın vakumda yayılmasıdır - oraya göreceli bir bileşen eklenir ve Doppler etkisi, alıcı ve kaynağın birbirine göre hareketsiz olması durumunda da kendini gösterir, bu da zamanın özellikleriyle açıklanır. .

En basit şekilde cevaplamaya çalışacağım:
Hareketsiz durduğunuzu ve her saniye sizden radyal olarak 100 m/s hızla yayılan bir dalga (örneğin sesinizle) fırlattığınızı hayal edin.

Doppler etkisinin en yaygın uygulaması Doppler radarıdır (Şekil 2.4) - Doppler etkisine dayanan bir radar navigasyon cihazı - bir nesnenin gözlemciye göre hareketinden dolayı frekansta (veya dalga boyunda) bir değişiklik. Bu cihaz gönderilen darbe ile geri gönderilen darbe arasındaki frekans farkını ölçmek için kullanılır. Bu farka dayanarak radar ışınının yansıtıldığı nesnenin hareket hızı değerlendirilir. Ölçülen değerler cihaz ekranında gösterilir.

El tipi radar hız ölçüm cihazları (1), karayolu güvenliği kurumları tarafından araçlardaki hız ihlallerini tespit etmek amacıyla kullanılmaktadır. Cihazın çalışması Doppler efektine dayanmaktadır. Cihaz bilinen frekansta bir radyo dalgası ışını (2) yayar. Dalga, hareket eden bir araçla (3) karşılaştığında, sinyal değişen bir frekansla yansıtılır ve geri gönderilir (4). Cihaz, orijinal sinyal ile yansıyan sinyalin frekansları arasındaki farkı hesaplar ve bu değere göre aracın hızı belirlenir. Doppler radarları çeşitli alanlarda kullanılabilir: uçakların, gemilerin, arabaların, hidrometeorların (örneğin bulutların), deniz ve nehir akıntılarının ve diğer nesnelerin hızını belirlemek için.

Bu etki, rahimden gelen seslerin kolayca kaydedilmesi nedeniyle doğum hekimliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Hamileliğin erken döneminde ses mesaneden geçer. Rahim sıvıyla dolduğunda sesi kendisi iletmeye başlar. Plasentanın konumu, içinden akan kanın sesleriyle belirlenir ve fetüsün oluştuğu andan itibaren 9 - 10 hafta sonra kalp atışları duyulabilir. Ultrason cihazları kullanılarak embriyo sayısı veya fetüsün ölümü tespit edilir.

Aynı prensip, hemen hemen her damardaki kan akışı göstergelerini teşhis etmek için kullanılır; bu, kardiyovasküler sistemi etkileyen patolojilerin tanımlanması ve tedavisinin izlenmesi için çok önemlidir. Ultrason kullanarak bir hastanın kan akışını incelerken, büyük kısmı kırmızı kan hücreleri olan hareketli kan parçacıklarından yansıdığında ultrason sinyalinin frekansındaki bir değişiklik kaydedilir.

Doppler etkisini kaydetmek için incelenen damar yönünde gönderilen ultrason kullanılır. Hareketli kırmızı kan hücrelerinden yansıyan cihaza gelen ultrason, buna göre frekans değiştiriyor. Bu, damar yatağının çalışılan alanı boyunca kan hareketinin hızı, kan hareketinin yönü, belirli hızlarda hareket eden kan kütlesinin hacmi hakkında bilgi elde etmeyi ve bu parametrelere dayanarak bir kanıtlamayı mümkün kılar. kan akışındaki bozulma, damar duvarının durumu, aterosklerotik stenoz varlığı veya kan damarlarının tıkanması hakkında karar vermenin yanı sıra kollateral dolaşımı değerlendirir.

Doppler etkisi sıvı ve gazların akış hızını ölçmek için kullanılır. Bu yöntemin avantajı esasen sensörlerin doğrudan akışa yerleştirilmesini gerektirmemesidir. Hız, ultrason dalgalarının veya optik radyasyonun (Optik akış ölçerler) ortamın homojenliklerine (süspansiyon parçacıkları, ana akışla karışmayan sıvı damlaları, sıvı içindeki gaz kabarcıkları) saçılmasıyla belirlenir.

Gökbilimciler, Doppler etkisini kullanarak yıldızların, galaksilerin ve diğer gök cisimlerinin radyal (radyal) hareket hızını spektral çizgilerin kaymasıyla belirlerler. Işık titreşimlerinin dalga boylarındaki bir değişiklik, radyal hızı gözlemciden uzağa yönlendirilirse (kırmızıya kayma) kaynağın spektrumundaki tüm spektral çizgilerin uzun dalgalara doğru ve eğer radyal hız gözlemciden uzağa yönlendirilirse kısa dalgalara doğru kaymasına neden olur. radyal hızın yönü - gözlemciye doğrudur (mor kayma). Kaynağın hızı ışık hızıyla karşılaştırıldığında küçükse (~300.000 km/s), göreceli olmayan bir yaklaşımla radyal hız, ışık hızının herhangi bir spektral çizginin dalga boyundaki değişiklikle çarpımına eşittir. ve sabit bir kaynaktaki aynı hattın dalga boyuna bölünür.

Spektral çizgilerin genişliğini artırarak yıldızların fotosferinin sıcaklığı ölçülebilir. Artan sıcaklıkla birlikte çizgilerin genişlemesi, gazdaki atomların yayan veya soğuran kaotik termal hareketinin hızındaki artıştan kaynaklanmaktadır.

Doppler etkisinin günlük yaşamda alternatif bir uygulaması olarak, yolun aydınlatılmamış bir bölümünde trafik kazasını önlemek için geceleri arabalarda kullanılmasını öneriyoruz (Şekil 2.6). Sinyal kaynağı içeride

ön tamponun alanıdır ve sürekli olarak yayar. Yolda bir kişi veya hayvan göründüğünde, alıcı bir engeli algılar ve sürücüyü olası tehlikeye karşı uyarır. Bu kullanımın dezavantajı ise keskin dönüşlerde sinyalin alıcıya ulaşıp sürücüyü uyaracak zamanı olmayacağıdır ancak böyle bir çözüm olarak sensörlerin aracın tüm yüzeyine belirli bir seviyede yerleştirilmesi mümkündür.