Դոպլերի էֆեկտը առաձգական և էլեկտրամագնիսական ալիքների համար: Դպրոցական հանրագիտարան

Ալիքի ընկալվող հաճախականությունը կախված է դրա աղբյուրի հարաբերական արագությունից:

Հավանաբար, կյանքում գոնե մեկ անգամ հնարավորություն եք ունեցել կանգնել այն ճանապարհի մոտ, որի կողքով անցնում է հատուկ ազդանշանով և ազդանշանով մեքենա: Քանի որ մոտենալու է զանգի ձայնը, նրա ձայնը բարձրանում է, այնուհետև, երբ մեքենան հասնում է ձեզ, այն իջնում ​​է, և վերջապես, երբ մեքենան սկսում է հեռանալ, այն էլ ավելի է իջնում, և դուք ստանում եք ծանոթը. եեեեեեեեեեեեեեեեե τα την η... մասշտաբը։ Հավանաբար, առանց գիտակցելու, դուք դիտում եք ալիքների ամենահիմնական (և ամենաօգտակար) հատկությունը:

Ալիքներն ընդհանրապես տարօրինակ բան են։ Պատկերացրեք, որ դատարկ շիշը կախված է ափին: Նա քայլում է վեր ու վար՝ չմոտենալով ափին, մինչդեռ ջուրը կարծես ալիքներով վազում է դեպի ափ։ Բայց ոչ. ջուրը (և դրա մեջ գտնվող շիշը) մնում են տեղում՝ տատանվելով միայն ջրամբարի մակերեսին ուղղահայաց հարթության մեջ: Այլ կերպ ասած, այն միջավայրի շարժումը, որտեղ ալիքները տարածվում են, չի համապատասխանում հենց ալիքների շարժմանը: Համենայնդեպս, ֆուտբոլասերները դա լավ են սովորել և սովորել են գործնականում օգտագործել. մարզադաշտի շուրջ «ալիք» ուղարկելիս իրենք ոչ մի տեղ չեն վազում, պարզապես վեր են կենում և նստում իրենց հերթին, իսկ «ալիքը». (Մեծ Բրիտանիայում այս երևույթը սովորաբար անվանում են «մեքսիկական ալիք») վազում է տրիբունաների շուրջը:

Ալիքները սովորաբար նկարագրվում են հաճախականությունը(ալիքների գագաթնակետերի քանակը դիտակետում վայրկյանում) կամ երկարությունը(հեռավորությունը երկու հարակից լեռնաշղթաների կամ հովիտների միջև): Այս երկու բնութագրերը միմյանց հետ կապված են միջավայրում ալիքի տարածման արագության միջոցով, հետևաբար, իմանալով ալիքի տարածման արագությունը և հիմնական ալիքի բնութագրիչներից մեկը, կարող եք հեշտությամբ հաշվարկել մյուսը:

Երբ ալիքը սկսվել է, դրա տարածման արագությունը որոշվում է միայն այն միջավայրի հատկություններով, որոնցում այն ​​տարածվում է. ալիքի աղբյուրն այլևս որևէ դեր չի խաղում: Ջրի մակերևույթի վրա, օրինակ, ալիքները, մի անգամ գրգռված, հետո տարածվում են միայն ճնշման ուժերի, մակերևութային լարվածության և ձգողականության փոխազդեցության շնորհիվ: Ակուստիկ ալիքները տարածվում են օդում (և ձայնը հաղորդող այլ միջավայրերում) ճնշման տարբերությունների ուղղորդված փոխանցման պատճառով։ Իսկ ալիքի տարածման մեխանիզմներից ոչ մեկը կախված չէ ալիքի աղբյուրից: Այստեղից էլ Դոպլերի էֆեկտը։

Եկեք նորից մտածենք ողբալի ազդանշանի օրինակի մասին։ Նախ ենթադրենք, որ հատուկ մեքենան կանգնած է։ Սուրենից հնչող ձայնը հասնում է մեզ, քանի որ դրա ներսում գտնվող առաձգական թաղանթը պարբերաբար գործում է օդի վրա՝ դրանում ստեղծելով սեղմումներ՝ ավելացված ճնշման տարածքներ, որոնք փոխարինվում են հազվադեպությամբ: Սեղմման գագաթները՝ ակուստիկ ալիքի «գագաթները», տարածվում են միջավայրով (օդով) մինչև հասնեն մեր ականջներին և ազդեն թմբկաթաղանթների վրա, որոնք ազդանշան են ուղարկում մեր ուղեղին (այսպես է աշխատում լսողությունը): Մենք ավանդաբար անվանում ենք ձայնային թրթռումների հաճախականությունը, որը մենք ընկալում ենք որպես տոն կամ բարձրություն. օրինակ, 440 հերց հաճախականությունը վայրկյանում համապատասխանում է առաջին օկտավայի «A» նոտային: Այսպիսով, քանի դեռ հատուկ մեքենան կանգնած է, մենք կշարունակենք լսել նրա ազդանշանի անփոփոխ տոնը։

Բայց հենց որ հատուկ մեքենան սկսի շարժվել դեպի ձեզ, նոր էֆեկտ կավելացվի։ Ալիքի մի գագաթնակետի արտանետումից մինչև մյուսը ընկած ժամանակահատվածում մեքենան որոշակի հեռավորություն կանցնի դեպի ձեզ: Դրա պատճառով յուրաքանչյուր հաջորդ ալիքի գագաթնակետի աղբյուրը ավելի մոտ կլինի: Արդյունքում, ալիքներն ավելի հաճախ կհասնեն ձեր ականջներին, քան մեքենան անշարժ վիճակում էր, և ձեր ընկալած ձայնի բարձրությունը կմեծանա: Եվ, ընդհակառակը, եթե հատուկ մեքենան շարժվի հակառակ ուղղությամբ, ապա ակուստիկ ալիքների գագաթները ավելի հազվադեպ կհասնեն ձեր ականջներին, իսկ ձայնի ընկալվող հաճախականությունը կնվազի։ Ահա թե ինչու, երբ ձեր կողքով անցնում է հատուկ ազդանշաններով մեքենա, ազդանշանի ձայնը նվազում է։

Մենք նայեցինք Դոպլերի էֆեկտին ձայնային ալիքների հետ կապված, բայց այն հավասարապես վերաբերում է ցանկացած այլ ալիքի: Եթե ​​տեսանելի լույսի աղբյուրը մոտենում է մեզ, մեր տեսած ալիքի երկարությունը կրճատվում է, և մենք դիտարկում ենք այսպես կոչված. մանուշակագույն հերթափոխ(Լույսի սպեկտրի բոլոր տեսանելի գույներից մանուշակն ունի ամենակարճ ալիքի երկարությունները): Եթե ​​աղբյուրը հեռանում է, ապա ակնհայտ տեղաշարժ կա դեպի սպեկտրի կարմիր հատվածը (ալիքների երկարացում):

Այս էֆեկտն անվանվել է Քրիստիան Յոհան Դոպլերի անունով, ով առաջինը տեսականորեն կանխատեսել է այն: Դոպլերի էֆեկտն ինձ հետաքրքրել է ամբողջ կյանքում, քանի որ այն առաջին անգամ փորձարկվել է: Հոլանդացի գիտնական Քրիստիան Բայս Բալոտը (1817-1870) փողային նվագախումբը դրեց բաց երկաթուղային վագոնի մեջ և հարթակի վրա հավաքեց մի խումբ երաժիշտներ՝ բացարձակ ձայնով: (Կատարյալ հնչյունը գրառումը լսելուց հետո այն ճշգրիտ անվանելու ունակությունն է): Ամեն անգամ, երբ կառամատույցով անցնում էր երաժշտական ​​վագոնով գնացքը, փողային նվագախումբը նոտա էր նվագում, իսկ դիտորդները (ունկնդիրները) գրում էին իրենց լսած երաժշտական ​​պարտիտուրը։ Ինչպես և սպասվում էր, ձայնի ակնհայտ բարձրությունը ուղղակիորեն կախված էր գնացքի արագությունից, ինչը, ըստ էության, կանխատեսված էր Դոպլերի օրենքով։

Դոպլերի էֆեկտը լայնորեն կիրառվում է ինչպես գիտության մեջ, այնպես էլ առօրյա կյանքում։ Ամբողջ աշխարհում այն ​​օգտագործվում է ոստիկանության ռադարներում՝ արագությունը գերազանցող երթևեկության խախտողներին բռնելու և տուգանելու համար: Ռադարային ատրճանակն արձակում է ռադիոալիքային ազդանշան (սովորաբար VHF կամ միկրոալիքային վառարանի տիրույթում), որն արտացոլվում է ձեր մեքենայի մետաղական կորպուսից: Ազդանշանը ռադարին վերադառնում է դոպլեր հաճախականության հերթափոխով, որի արժեքը կախված է մեքենայի արագությունից: Համեմատելով ելքային և մուտքային ազդանշանների հաճախականությունները՝ սարքը ավտոմատ կերպով հաշվարկում է ձեր մեքենայի արագությունը և ցուցադրում այն ​​էկրանին։

Դոպլերի էֆեկտը մի փոքր ավելի էզոտերիկ կիրառություն գտավ աստղաֆիզիկայում. մասնավորապես, Էդվին Հաբլը, առաջին անգամ նոր աստղադիտակով չափելով մոտակա գալակտիկաների հեռավորությունը, միաժամանակ հայտնաբերեց կարմիր դոպլերային տեղաշարժը նրանց ատոմային ճառագայթման սպեկտրում, որից այն եզրակացրել են, որ գալակտիկաները հեռանում են մեզանից ( սմ.Հաբլի օրենքը): Իրականում, սա այնքան պարզ եզրակացություն էր, կարծես դուք, փակելով ձեր աչքերը, հանկարծ լսեցիք, որ ձեզ ծանոթ մոդելի մեքենայի շարժիչի տոնայնությունը ցածր է, քան անհրաժեշտ է, և եզրակացրեցիք, որ մեքենան հեռանում է. դու. Երբ Հաբլը նաև հայտնաբերեց, որ որքան հեռու է գալակտիկան, այնքան ավելի ուժեղ է կարմիր շեղումը (և որքան արագ է այն հեռանում մեզանից), նա հասկացավ, որ Տիեզերքը ընդլայնվում է: Սա առաջին քայլն էր դեպի Մեծ պայթյունի տեսությունը, և սա շատ ավելի լուրջ բան է, քան փողային նվագախմբի հետ գնացքը:

Քրիստիան Յոհան Դոպլեր, 1803-53

Ավստրիացի ֆիզիկոս. Ծնվել է Զալցբուրգում՝ մասոնի ընտանիքում։ Ավարտել է Վիեննայի պոլիտեխնիկական ինստիտուտը և այնտեղ մնաց կրտսեր դասախոսական պաշտոններում մինչև 1835 թվականը, երբ առաջարկ ստացավ ղեկավարել Պրահայի համալսարանի մաթեմատիկայի բաժինը, ինչը վերջին պահին ստիպեց նրան հրաժարվել իր երկարաժամկետ որոշումից. արտագաղթել Ամերիկա՝ հուսահատվելով տանը ակադեմիական շրջանակներում ճանաչման հասնելուց: Ավարտել է Վիեննայի թագավորական կայսերական համալսարանի պրոֆեսորի կարիերան։

Եթե ​​ալիքի աղբյուրը շարժվում է միջինի համեմատ, ապա ալիքի գագաթների միջև հեռավորությունը (ալիքի երկարությունը) կախված է շարժման արագությունից և ուղղությունից: Եթե ​​աղբյուրը շարժվում է դեպի ընդունիչ, այսինքն՝ հասնում է իր արձակած ալիքին, ապա ալիքի երկարությունը նվազում է։ Եթե ​​այն հանվի, ալիքի երկարությունը մեծանում է։

Ընդհանրապես ալիքի հաճախականությունը կախված է միայն ընդունիչի շարժման արագությունից

Հենց որ ալիքը սկսվել է աղբյուրից, դրա տարածման արագությունը որոշվում է միայն այն միջավայրի հատկություններով, որոնցում այն ​​տարածվում է. ալիքի աղբյուրն այլևս որևէ դեր չի խաղում: Ջրի մակերևույթի վրա, օրինակ, ալիքները, մի անգամ գրգռված, հետո տարածվում են միայն ճնշման ուժերի, մակերևութային լարվածության և ձգողականության փոխազդեցության շնորհիվ: Ակուստիկ ալիքները տարածվում են օդում (և ձայնը հաղորդող այլ միջավայրերում) ճնշման տարբերությունների ուղղորդված փոխանցման պատճառով։ Իսկ ալիքի տարածման մեխանիզմներից ոչ մեկը կախված չէ ալիքի աղբյուրից: Ուստի Դոպլերի էֆեկտ.

Ավելի հասկանալի դարձնելու համար եկեք դիտարկենք մի օրինակ մեքենայի վրա, որի վրա կա ազդանշան:

Նախ ենթադրենք, որ մեքենան կանգնած է։ Սուրենից հնչող ձայնը հասնում է մեզ, քանի որ դրա ներսում գտնվող առաձգական թաղանթը պարբերաբար գործում է օդի վրա՝ դրանում ստեղծելով սեղմումներ՝ ավելացված ճնշման տարածքներ՝ փոխարինելով վակուումներով: Սեղմման գագաթները՝ ակուստիկ ալիքի «գագաթները», տարածվում են միջավայրով (օդով) մինչև հասնեն մեր ականջներին և ազդեն թմբկաթաղանթների վրա: Այսպիսով, մինչ մեքենան կանգնած է, մենք կշարունակենք լսել նրա ազդանշանի անփոփոխ տոնը:

Բայց հենց որ մեքենան սկսի շարժվել ձեր ուղղությամբ, կավելացվի նորը Էֆեկտ. Ալիքի մի գագաթնակետի արտանետումից մինչև մյուսը ընկած ժամանակահատվածում մեքենան որոշակի հեռավորություն կանցնի դեպի ձեզ: Դրա պատճառով յուրաքանչյուր հաջորդ ալիքի գագաթնակետի աղբյուրը ավելի մոտ կլինի: Արդյունքում, ալիքներն ավելի հաճախ կհասնեն ձեր ականջներին, քան մեքենան անշարժ վիճակում էր, և ձեր ընկալած ձայնի բարձրությունը կմեծանա: Ընդհակառակը, եթե շչակով մեքենան վարվում է հակառակ ուղղությամբ, ապա ակուստիկ ալիքների գագաթները ավելի հազվադեպ են հասնում ձեր ականջներին, և ձայնի ընկալվող հաճախականությունը կնվազի:

Այն կարևոր է աստղագիտության, սոնարների և ռադարների մեջ։ Աստղագիտության մեջ արտանետվող լույսի որոշակի հաճախականության դոպլերային տեղաշարժը կարող է օգտագործվել դիտման գծով աստղի շարժման արագությունը գնահատելու համար։ Ամենազարմանալին արդյունքը գալիս է հեռավոր գալակտիկաներից լույսի հաճախականությունների Դոպլերի տեղաշարժը դիտելուց. այսպես կոչված կարմիր տեղաշարժը ցույց է տալիս, որ բոլոր գալակտիկաները մեզնից հեռանում են լույսի արագության մոտ կեսը արագությամբ՝ մեծանալով հեռավորության հետ: Հարցը, թե արդյոք Տիեզերքը ընդլայնվում է նման ձևով, թե կարմիր տեղաշարժը պայմանավորված է գալակտիկաների «ցրվելուց» այլ բանով, մնում է բաց:

Մեր օգտագործած բանաձեւում.

Ձայնը կարող է տարբեր կերպ ընկալվել մարդու կողմից, եթե ձայնի աղբյուրը և լսողը շարժվում են միմյանց համեմատ: Այն կարող է թվալ ավելի բարձր կամ կարճ, քան իրականում կա:

Եթե ​​ձայնային ալիքների աղբյուրը և ստացողը շարժման մեջ են, ապա ձայնի հաճախականությունը, որն ընկալում է ստացողը, տարբերվում է ձայնի աղբյուրի հաճախականությունից: Երբ մոտենում են, հաճախականությունը մեծանում է, իսկ հեռանալով՝ նվազում է։ Այս երեւույթը կոչվում է Դոպլերի էֆեկտ , որն անվանվել է այն հայտնաբերած գիտնականի անունով։

Դոպլերի էֆեկտը ակուստիկայի մեջ

Մեզանից շատերը նկատել են, թե ինչպես է փոխվում մեծ արագությամբ շարժվող գնացքի սուլոցի տոնը։ Դա կախված է ձայնային ալիքի հաճախականությունից, որը ընդունում է մեր ականջը: Երբ գնացքը մոտենում է, այս հաճախականությունը մեծանում է, և ազդանշանը դառնում է ավելի բարձր: Երբ մենք հեռանում ենք դիտորդից, հաճախականությունը նվազում է, և մենք ավելի ցածր ձայն ենք լսում:

Նույն ազդեցությունը նկատվում է, երբ ձայնի ընդունիչը շարժվում է, իսկ աղբյուրը անշարժ է, կամ երբ երկուսն էլ շարժման մեջ են:

Ինչու ձայնային ալիքի փոփոխության հաճախականությունը բացատրել է ավստրիացի ֆիզիկոս Քրիստիան Դոպլերը։ 1842 թվականին նա առաջին անգամ նկարագրել է հաճախականության փոփոխության ազդեցությունը, որը կոչվում է Դոպլերի էֆեկտ .

Երբ ձայնի ընդունիչը մոտենում է ձայնային ալիքների անշարժ աղբյուրին, մեկ միավոր ժամանակում այն ​​իր ճանապարհին հանդիպում է ավելի շատ ալիքների, քան եթե այն անշարժ լիներ: Այսինքն՝ այն ավելի բարձր հաճախականություն է ընկալում և ավելի բարձր ձայն է լսում։ Երբ այն հեռանում է, մեկ միավոր ժամանակում հատվող ալիքների թիվը նվազում է: Եվ ձայնն ավելի ցածր է թվում:

Երբ ձայնի աղբյուրը շարժվում է դեպի ընդունիչ, թվում է, որ այն հասնում է դրա ստեղծած ալիքին: Դրա երկարությունը նվազում է, հետևաբար հաճախականությունը մեծանում է։ Եթե ​​այն հեռանում է, ապա ալիքի երկարությունը դառնում է ավելի երկար, իսկ հաճախականությունը՝ ավելի ցածր։

Ինչպես հաշվարկել ստացված ալիքի հաճախականությունը

Ձայնային ալիքը կարող է տարածվել միայն միջավայրում: Դրա երկարությունը λ կախված է նրա շարժման արագությունից և ուղղությունից:

Որտեղ ω 0 - շրջանաձև հաճախականություն, որով աղբյուրը ալիքներ է արձակում.

Հետ - միջավայրում ալիքի տարածման արագությունը.

v - արագությունը, որով ալիքի աղբյուրը շարժվում է միջինի համեմատ: Դրա արժեքը դրական է, եթե աղբյուրը շարժվում է դեպի ստացողը, և բացասական է, եթե այն հեռանում է:

Ֆիքսված ընդունիչն ընկալում է հաճախականությունը

Եթե ​​ձայնի աղբյուրը անշարժ է, և ստացողը շարժվում է, ապա այն հաճախականությունը, որը նա կընկալի, հավասար է

Որտեղ u - ընդունիչի արագությունը միջինի նկատմամբ: Այն ունի դրական արժեք, եթե ստացողը շարժվում է դեպի աղբյուրը, և բացասական, եթե այն հեռանում է:

Ընդհանուր առմամբ, ստացողի կողմից ընկալվող հաճախականության բանաձևը հետևյալն է.

Դոպլերի էֆեկտը դիտվում է ցանկացած հաճախականության ալիքների, ինչպես նաև էլեկտրամագնիսական ճառագայթման դեպքում։

Որտե՞ղ է կիրառվում Դոպլերի էֆեկտը:

Դոպլերի էֆեկտն օգտագործվում է ամենուր, որտեղ անհրաժեշտ է չափել այն առարկաների արագությունը, որոնք ունակ են արձակել կամ արտացոլել ալիքներ։ Այս էֆեկտի առաջացման հիմնական պայմանը ալիքի աղբյուրի և ստացողի շարժումն է միմյանց նկատմամբ։

Դոպլերային ռադարը գործիք է, որն արձակում է ռադիոալիք և այնուհետև չափում շարժվող օբյեկտից արտացոլվող ալիքի հաճախականությունը: Փոխելով ազդանշանի հաճախականությունը՝ այն որոշում է օբյեկտի արագությունը։ Նման ռադարներն օգտագործվում են ճանապարհային ոստիկանության աշխատակիցների կողմից՝ թույլատրելի արագությունը գերազանցող օրինախախտներին հայտնաբերելու համար: Դոպլերի էֆեկտն օգտագործվում է ծովային և օդային նավագնացության մեջ, անվտանգության համակարգերում շարժման դետեկտորներում, օդերևութաբանության մեջ քամու և ամպերի արագությունը չափելու համար և այլն:

Մենք հաճախ ենք լսում սրտաբանության այնպիսի ուսումնասիրության մասին, ինչպիսին է դոպլերային էխոսրտագրությունը: Դոպլերի էֆեկտն այս դեպքում օգտագործվում է սրտի փականների շարժման արագությունը և արյան հոսքի արագությունը որոշելու համար։

Եվ նույնիսկ աստղերի, գալակտիկաների և այլ երկնային մարմինների շարժման արագությունը պարզվել է, որ որոշվում է սպեկտրային գծերի տեղաշարժով՝ օգտագործելով Դոպլերի էֆեկտը:

Ալիքների աղբյուրը շարժվում է դեպի ձախ։ Այնուհետև ձախ կողմում ալիքների հաճախականությունը դառնում է ավելի բարձր (ավելի շատ), իսկ աջից՝ ավելի ցածր (պակաս), այլ կերպ ասած, եթե ալիքների աղբյուրը հասնի իր արձակած ալիքներին, ապա ալիքի երկարությունը նվազում է։ Եթե ​​այն հեռացվի, ալիքի երկարությունը մեծանում է:

Դոպլերի էֆեկտ- ստացողի կողմից գրանցված ալիքների հաճախականության և երկարության փոփոխություն, որն առաջացել է դրանց աղբյուրի շարժման և (կամ) ընդունիչի շարժման հետևանքով.

Երևույթի էությունը

Դոպլերի էֆեկտը գործնականում հեշտ է դիտարկել, երբ միացրած մեքենան անցնում է դիտորդի կողքով: Ենթադրենք, որ ազդանշանը տալիս է որոշակի տոն, և այն չի փոխվում: Երբ մեքենան չի շարժվում դիտորդի համեմատ, ապա նա լսում է հենց այն ձայնը, որը հնչեցնում է ազդանշանը: Բայց եթե մեքենան մոտենա դիտորդին, ձայնային ալիքների հաճախականությունը կավելանա (և երկարությունը կնվազի), և դիտորդը կլսի ավելի բարձր ձայն, քան իրականում արձակում է ազդանշանը: Այն պահին, երբ մեքենան անցնում է դիտորդի կողքով, նա կլսի հենց այն ձայնը, որն իրականում հնչեցնում է ազդանշանը։ Եվ երբ մեքենան ավելի հեռու է քշում և հեռանում, այլ ոչ թե մոտենում, դիտորդը կլսի ավելի ցածր ձայն ձայնային ալիքների ավելի ցածր հաճախականության (և, համապատասխանաբար, երկարության) պատճառով:

Կարևոր է նաև այն դեպքը, երբ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է միջավայրում հարաբերական արագությամբ։ Այս դեպքում լաբորատոր համակարգում գրանցվում է Չերենկովյան ճառագայթումը, որն անմիջականորեն կապված է Դոպլերի էֆեկտի հետ։

Մաթեմատիկական նկարագրություն

Եթե ​​ալիքի աղբյուրը շարժվում է միջինի համեմատ, ապա ալիքի գագաթների միջև հեռավորությունը (ալիքի երկարությունը) կախված է շարժման արագությունից և ուղղությունից: Եթե ​​աղբյուրը շարժվում է դեպի ստացողը, այսինքն՝ հասնում է նրա արձակած ալիքին, ապա ալիքի երկարությունը նվազում է, եթե այն հեռանում է, ալիքի երկարությունը մեծանում է.

,

որտեղ է աղբյուրի ալիքների արձակման հաճախականությունը, միջավայրում ալիքների տարածման արագությունն է, ալիքի աղբյուրի արագությունն է միջինի նկատմամբ (դրական, եթե աղբյուրը մոտենում է ընդունողին և բացասական, եթե այն հեռանում է):

Ֆիքսված ընդունիչի կողմից գրանցված հաճախականությունը

որտեղ է ստացողի արագությունը միջինի նկատմամբ (դրական, եթե այն շարժվում է դեպի աղբյուրը):

Փոխարինելով հաճախականության արժեքը (1) բանաձևից (2), մենք ստանում ենք ընդհանուր դեպքի բանաձևը.

որտեղ է լույսի արագությունը, աղբյուրի արագությունն է ընդունիչի (դիտորդի) նկատմամբ, աղբյուրի ուղղության և արագության վեկտորի միջև ընկած անկյունն է ստացողի հղման համակարգում: Եթե ​​աղբյուրը շառավղով հեռանում է դիտորդից, ապա, եթե այն մոտենում է - .

Հարաբերական Դոպլերի էֆեկտը պայմանավորված է երկու պատճառով.

• աղբյուրի և ստացողի հարաբերական շարժման հաճախականության փոփոխության դասական անալոգը.

Վերջին գործոնը հանգեցնում է լայնակի Դոպլերի էֆեկտի, երբ ալիքի վեկտորի և աղբյուրի արագության անկյունը հավասար է . Այս դեպքում հաճախականության փոփոխությունը զուտ հարաբերական էֆեկտ է, որը չունի դասական անալոգ։

Ինչպես դիտարկել Դոպլերի էֆեկտը

Քանի որ ֆենոմենը բնորոշ է ցանկացած ալիքների և մասնիկների հոսքի, այն շատ հեշտ է դիտարկել ձայնի համար: Ձայնային թրթռումների հաճախականությունը ականջի կողմից ընկալվում է որպես բարձրություն: Դուք պետք է սպասեք մի իրավիճակի, երբ ձեր կողքով կանցնի արագընթաց մեքենա կամ գնացք՝ ձայն տալով, օրինակ՝ ազդանշան կամ պարզապես ազդանշան: Դուք կլսեք, որ երբ մեքենան մոտենա ձեզ, ձայնի բարձրությունը կլինի ավելի բարձր, այնուհետև, երբ մեքենան հասնի ձեզ, այն կտրուկ կիջնի, իսկ հետո, երբ հեռանում է, մեքենան կհնչի ավելի ցածր նոտայով:

Դիմում

• Դոպլերային ռադարը ռադար է, որը չափում է օբյեկտից արտացոլվող ազդանշանի հաճախականության փոփոխությունը: Հաճախականության փոփոխության հիման վրա հաշվարկվում է օբյեկտի արագության ճառագայթային բաղադրիչը (արագության պրոյեկցիան օբյեկտի և ռադարի միջով անցնող ուղիղ գծի վրա): Դոպլերային ռադարները կարող են օգտագործվել տարբեր ոլորտներում՝ որոշելու օդանավերի, նավերի, մեքենաների, հիդրոմետեորների (օրինակ՝ ամպերի), ծովի և գետի հոսանքների և այլ օբյեկտների արագությունը:

• Աստղագիտություն
  • Աստղերի, գալակտիկաների և այլ երկնային մարմինների շարժման շառավղային արագությունը որոշվում է սպեկտրի գծերի տեղաշարժով։ Օգտագործելով Դոպլերի էֆեկտը՝ դրանց ճառագայթային արագությունը որոշվում է երկնային մարմինների սպեկտրից։ Լույսի թրթռումների ալիքի երկարությունների փոփոխությունը հանգեցնում է նրան, որ աղբյուրի սպեկտրի բոլոր սպեկտրային գծերը տեղափոխվում են դեպի երկար ալիքներ, եթե դրա ճառագայթային արագությունն ուղղված է դիտորդից հեռու (կարմիր տեղաշարժ), և դեպի կարճները, եթե ուղղությունը նրա շառավղային արագությունը դեպի դիտորդն է (մանուշակագույն տեղաշարժ): Եթե ​​աղբյուրի արագությունը լույսի արագության համեմատ փոքր է (300000 կմ/վ), ապա ճառագայթային արագությունը հավասար է լույսի արագությանը, որը բազմապատկվում է ցանկացած սպեկտրալ գծի ալիքի երկարության փոփոխությամբ և բաժանվում է ալիքի երկարության վրա։ նույն գիծը ստացիոնար աղբյուրում:
  • Աստղերի ջերմաստիճանը որոշվում է սպեկտրային գծերի լայնությունը մեծացնելով
• Ոչ ինվազիվ հոսքի արագության չափում: Դոպլերի էֆեկտն օգտագործվում է հեղուկների և գազերի հոսքի արագությունը չափելու համար։ Այս մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն չի պահանջում սենսորների տեղադրում անմիջապես հոսքի մեջ: Արագությունը որոշվում է ուլտրաձայնի ցրմամբ միջավայրի անհամասեռությունների վրա (կախովի մասնիկներ, հեղուկի կաթիլներ, որոնք չեն խառնվում հիմնական հոսքի հետ, գազի պղպջակներ):
• Անվտանգության ահազանգեր. Շարժվող առարկաները հայտնաբերելու համար
• Կոորդինատների որոշում. Cospas-Sarsat արբանյակային համակարգում գետնի վրա վթարային հաղորդիչի կոորդինատները որոշվում են արբանյակի կողմից նրանից ստացված ռադիոազդանշանից՝ օգտագործելով Դոպլերի էֆեկտը։

Արվեստ և մշակույթ

• Ամերիկյան «Մեծ պայթյունի տեսություն» կատակերգական հեռուստասերիալի 1-ին սեզոնի 6-րդ դրվագում դոկտոր Շելդոն Կուպերը գնում է Հելոուին, որի համար կրում է Դոպլերի էֆեկտը խորհրդանշող զգեստ։ Սակայն բոլոր ներկաները (բացի ընկերներից) կարծում են, որ նա զեբր է։

Նշումներ

տես նաեւ

Հղումներ

• Օվկիանոսի հոսանքները չափելու համար Դոպլերի էֆեկտի օգտագործումը

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

• Մոմ
• Համակարգչային վիրուսների պոլիմորֆիզմ

Տեսեք, թե ինչ է «Դոպլերի էֆեկտը» այլ բառարաններում.

Դոպլերի էֆեկտ- Դոպլերի էֆեկտ Հաճախականության փոփոխություն, որը տեղի է ունենում, երբ հաղորդիչը շարժվում է ընդունիչի նկատմամբ կամ հակառակը: [ԵՍ. Նեւդյաեւը։ Հեռահաղորդակցության տեխնոլոգիաներ. Անգլերեն-ռուսերեն բացատրական բառարան տեղեկագիրք. Խմբագրել է Յու.Մ. Գորնոստաևա. Մոսկվայի… Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի ֆենոմեն, n pranc. effet Doppler, m … Ֆիզիկական տերմինալ

Դոպլերի էֆեկտ- Doppler io efektas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի էֆեկտ, m pranc. էֆետ Դոպլեր, ինտերֆեյս. սինոնիմներ – Դոպլերային էֆեկտներ … Ավտոմատ տերմինալներ

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio efektas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Spinduliuotės stebimo bangos ilgio pasikeitimas, šaltiniui judant stebėtojo atžvilgiu: ատիտիկմենիս՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի էֆեկտ, մ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio efektas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuojamosios spinduliuotės dažnio pokytis, atsirandantis dėl reliatyviojo judesio tarp pirminio ar antrinio šaltinio ir stebėtojo. ատիտիկմենիս՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Ալիքների աղբյուրը շարժվում է դեպի ձախ։ Այնուհետև ձախ կողմում ալիքների հաճախականությունը դառնում է ավելի բարձր (ավելի շատ), իսկ աջից՝ ավելի ցածր (պակաս), այլ կերպ ասած, եթե ալիքների աղբյուրը հասնի իր արձակած ալիքներին, ապա ալիքի երկարությունը նվազում է։ Եթե ​​այն հեռացվի, ալիքի երկարությունը մեծանում է:

Դոպլերի էֆեկտ- ստացողի կողմից գրանցված ալիքների հաճախականության և երկարության փոփոխություն, որն առաջացել է դրանց աղբյուրի շարժման և (կամ) ընդունիչի շարժման հետևանքով.

Երևույթի էությունը

Դոպլերի էֆեկտը գործնականում հեշտ է դիտարկել, երբ միացրած մեքենան անցնում է դիտորդի կողքով: Ենթադրենք, որ ազդանշանը տալիս է որոշակի տոն, և այն չի փոխվում: Երբ մեքենան չի շարժվում դիտորդի համեմատ, ապա նա լսում է հենց այն ձայնը, որը հնչեցնում է ազդանշանը: Բայց եթե մեքենան մոտենա դիտորդին, ձայնային ալիքների հաճախականությունը կավելանա (և երկարությունը կնվազի), և դիտորդը կլսի ավելի բարձր ձայն, քան իրականում արձակում է ազդանշանը: Այն պահին, երբ մեքենան անցնում է դիտորդի կողքով, նա կլսի հենց այն ձայնը, որն իրականում հնչեցնում է ազդանշանը։ Եվ երբ մեքենան ավելի հեռու է քշում և հեռանում, այլ ոչ թե մոտենում, դիտորդը կլսի ավելի ցածր ձայն ձայնային ալիքների ավելի ցածր հաճախականության (և, համապատասխանաբար, երկարության) պատճառով:

Կարևոր է նաև այն դեպքը, երբ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է միջավայրում հարաբերական արագությամբ։ Այս դեպքում լաբորատոր համակարգում գրանցվում է Չերենկովյան ճառագայթումը, որն անմիջականորեն կապված է Դոպլերի էֆեկտի հետ։

Մաթեմատիկական նկարագրություն

Եթե ​​ալիքի աղբյուրը շարժվում է միջինի համեմատ, ապա ալիքի գագաթների միջև հեռավորությունը (ալիքի երկարությունը) կախված է շարժման արագությունից և ուղղությունից: Եթե ​​աղբյուրը շարժվում է դեպի ստացողը, այսինքն՝ հասնում է նրա արձակած ալիքին, ապա ալիքի երկարությունը նվազում է, եթե այն հեռանում է, ալիքի երկարությունը մեծանում է.

,

որտեղ է աղբյուրի ալիքների արձակման հաճախականությունը, միջավայրում ալիքների տարածման արագությունն է, ալիքի աղբյուրի արագությունն է միջինի նկատմամբ (դրական, եթե աղբյուրը մոտենում է ընդունողին և բացասական, եթե այն հեռանում է):

Ֆիքսված ընդունիչի կողմից գրանցված հաճախականությունը

որտեղ է ստացողի արագությունը միջինի նկատմամբ (դրական, եթե այն շարժվում է դեպի աղբյուրը):

Փոխարինելով հաճախականության արժեքը (1) բանաձևից (2), մենք ստանում ենք ընդհանուր դեպքի բանաձևը.

որտեղ է լույսի արագությունը, աղբյուրի արագությունն է ընդունիչի (դիտորդի) նկատմամբ, աղբյուրի ուղղության և արագության վեկտորի միջև ընկած անկյունն է ստացողի հղման համակարգում: Եթե ​​աղբյուրը շառավղով հեռանում է դիտորդից, ապա, եթե այն մոտենում է - .

Հարաբերական Դոպլերի էֆեկտը պայմանավորված է երկու պատճառով.

• աղբյուրի և ստացողի հարաբերական շարժման հաճախականության փոփոխության դասական անալոգը.

Վերջին գործոնը հանգեցնում է լայնակի Դոպլերի էֆեկտի, երբ ալիքի վեկտորի և աղբյուրի արագության անկյունը հավասար է . Այս դեպքում հաճախականության փոփոխությունը զուտ հարաբերական էֆեկտ է, որը չունի դասական անալոգ։

Ինչպես դիտարկել Դոպլերի էֆեկտը

Քանի որ ֆենոմենը բնորոշ է ցանկացած ալիքների և մասնիկների հոսքի, այն շատ հեշտ է դիտարկել ձայնի համար: Ձայնային թրթռումների հաճախականությունը ականջի կողմից ընկալվում է որպես բարձրություն: Դուք պետք է սպասեք մի իրավիճակի, երբ ձեր կողքով կանցնի արագընթաց մեքենա կամ գնացք՝ ձայն տալով, օրինակ՝ ազդանշան կամ պարզապես ազդանշան: Դուք կլսեք, որ երբ մեքենան մոտենա ձեզ, ձայնի բարձրությունը կլինի ավելի բարձր, այնուհետև, երբ մեքենան հասնի ձեզ, այն կտրուկ կիջնի, իսկ հետո, երբ հեռանում է, մեքենան կհնչի ավելի ցածր նոտայով:

Դիմում

• Դոպլերային ռադարը ռադար է, որը չափում է օբյեկտից արտացոլվող ազդանշանի հաճախականության փոփոխությունը: Հաճախականության փոփոխության հիման վրա հաշվարկվում է օբյեկտի արագության ճառագայթային բաղադրիչը (արագության պրոյեկցիան օբյեկտի և ռադարի միջով անցնող ուղիղ գծի վրա): Դոպլերային ռադարները կարող են օգտագործվել տարբեր ոլորտներում՝ որոշելու օդանավերի, նավերի, մեքենաների, հիդրոմետեորների (օրինակ՝ ամպերի), ծովի և գետի հոսանքների և այլ օբյեկտների արագությունը:

• Աստղագիտություն
  • Աստղերի, գալակտիկաների և այլ երկնային մարմինների շարժման շառավղային արագությունը որոշվում է սպեկտրի գծերի տեղաշարժով։ Օգտագործելով Դոպլերի էֆեկտը՝ դրանց ճառագայթային արագությունը որոշվում է երկնային մարմինների սպեկտրից։ Լույսի թրթռումների ալիքի երկարությունների փոփոխությունը հանգեցնում է նրան, որ աղբյուրի սպեկտրի բոլոր սպեկտրային գծերը տեղափոխվում են դեպի երկար ալիքներ, եթե դրա ճառագայթային արագությունն ուղղված է դիտորդից հեռու (կարմիր տեղաշարժ), և դեպի կարճները, եթե ուղղությունը նրա շառավղային արագությունը դեպի դիտորդն է (մանուշակագույն տեղաշարժ): Եթե ​​աղբյուրի արագությունը լույսի արագության համեմատ փոքր է (300000 կմ/վ), ապա ճառագայթային արագությունը հավասար է լույսի արագությանը, որը բազմապատկվում է ցանկացած սպեկտրալ գծի ալիքի երկարության փոփոխությամբ և բաժանվում է ալիքի երկարության վրա։ նույն գիծը ստացիոնար աղբյուրում:
  • Աստղերի ջերմաստիճանը որոշվում է սպեկտրային գծերի լայնությունը մեծացնելով
• Ոչ ինվազիվ հոսքի արագության չափում: Դոպլերի էֆեկտն օգտագործվում է հեղուկների և գազերի հոսքի արագությունը չափելու համար։ Այս մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն չի պահանջում սենսորների տեղադրում անմիջապես հոսքի մեջ: Արագությունը որոշվում է ուլտրաձայնի ցրմամբ միջավայրի անհամասեռությունների վրա (կախովի մասնիկներ, հեղուկի կաթիլներ, որոնք չեն խառնվում հիմնական հոսքի հետ, գազի պղպջակներ):
• Անվտանգության ահազանգեր. Շարժվող առարկաները հայտնաբերելու համար
• Կոորդինատների որոշում. Cospas-Sarsat արբանյակային համակարգում գետնի վրա վթարային հաղորդիչի կոորդինատները որոշվում են արբանյակի կողմից նրանից ստացված ռադիոազդանշանից՝ օգտագործելով Դոպլերի էֆեկտը։

Արվեստ և մշակույթ

• Ամերիկյան «Մեծ պայթյունի տեսություն» կատակերգական հեռուստասերիալի 1-ին սեզոնի 6-րդ դրվագում դոկտոր Շելդոն Կուպերը գնում է Հելոուին, որի համար կրում է Դոպլերի էֆեկտը խորհրդանշող զգեստ։ Սակայն բոլոր ներկաները (բացի ընկերներից) կարծում են, որ նա զեբր է։

Նշումներ

տես նաեւ

Հղումներ

• Օվկիանոսի հոսանքները չափելու համար Դոպլերի էֆեկտի օգտագործումը

Վիքիմեդիա հիմնադրամ. 2010 թ.

Տեսեք, թե ինչ է «Դոպլերի էֆեկտը» այլ բառարաններում.

Դոպլերի էֆեկտ- Դոպլերի էֆեկտ Հաճախականության փոփոխություն, որը տեղի է ունենում, երբ հաղորդիչը շարժվում է ընդունիչի նկատմամբ կամ հակառակը: [ԵՍ. Նեւդյաեւը։ Հեռահաղորդակցության տեխնոլոգիաներ. Անգլերեն-ռուսերեն բացատրական բառարան տեղեկագիրք. Խմբագրել է Յու.Մ. Գորնոստաևա. Մոսկվայի… Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի ֆենոմեն, n pranc. effet Doppler, m … Ֆիզիկական տերմինալ

Դոպլերի էֆեկտ- Doppler io efektas statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի էֆեկտ, m pranc. էֆետ Դոպլեր, ինտերֆեյս. սինոնիմներ – Դոպլերային էֆեկտներ … Ավտոմատ տերմինալներ

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio efektas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Spinduliuotės stebimo bangos ilgio pasikeitimas, šaltiniui judant stebėtojo atžvilgiu: ատիտիկմենիս՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն. Դոպլերի էֆեկտ, մ ռուս. Դոպլերի էֆեկտ, մ; Դոպլերի էֆեկտ, մ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Դոպլերի էֆեկտ- Doplerio efektas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matuojamosios spinduliuotės dažnio pokytis, atsirandantis dėl reliatyviojo judesio tarp pirminio ar antrinio šaltinio ir stebėtojo. ատիտիկմենիս՝ անգլ. Դոպլերի էֆեկտի ձայն... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas