Το φαινόμενο Doppler είναι η διακύμανση της συχνότητας των κυμάτων φωτός και ήχου. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε τις αιτίες του φαινομένου Doppler για κινούμενους παρατηρητές.
Το φαινόμενο Doppler για κινούμενους παρατηρητές αυξάνει το ένταση και συχνότητα των κυμάτων εάν η απόσταση μεταξύ του παρατηρητή και της πηγής μειώνεται και μειώνει τη συχνότητα των κυμάτων εάν ο παρατηρητής απομακρύνεται από την πηγή. Εμφανίζεται λόγω της αλλαγής του χρόνου που απαιτείται για να φτάσουν τα κύματα στα αυτιά.
Το φαινόμενο Doppler χρησιμοποιείται για ηχητικά εφέ στην ορχήστρα, για την εκτίμηση της ταχύτητας των ουράνιων σωμάτων, κ.λπ. Θα συζητήσουμε περαιτέρω το γεγονός γιατί το φαινόμενο Doppler φαίνεται μόνο όταν οι παρατηρητές κινούνται και πώς το αποτέλεσμα ποικίλλει εάν ο παρατηρητής κινείται προς και μακριά από την πηγή.
Γιατί συμβαίνει το φαινόμενο doppler όταν ένας παρατηρητής κινείται;
Το φαινόμενο Doppler εμφανίζεται μόνο όταν ο παρατηρητής κινείται. Ας κατανοήσουμε τον λόγο πίσω από αυτό το φαινόμενο και ας κατανοήσουμε το φαινόμενο Doppler λεπτομερώς.
Το φαινόμενο Doppler εμφανίζεται μόνο όταν ο παρατηρητής κινείται επειδή υπάρχει αλλαγή στη συχνότητα κύματος λόγω του καθυστέρηση στο χρόνο για να φτάσει ένα κύμα στον παρατηρητή και η συχνότητα σχετίζεται αντιστρόφως με το χρόνο. Φαίνεται αν ο παρατηρητής απομακρύνεται ή προς την πηγή και η πηγή βρίσκεται σε κίνηση.
Φαινόμενο Doppler για τον παρατηρητή που κινείται προς την πηγή
Ενώ ο παρατηρητής κινείται προς την πηγή, η συχνότητα του κύματος αυξάνεται. Ας συζητήσουμε για το φαινόμενο Doppler για τον παρατηρητή που κινείται προς την πηγή.
Το φαινόμενο Doppler εντείνει τη συχνότητα κύματος καθώς μειώνεται η απόσταση μεταξύ της ακίνητης πηγής και του παρατηρητή. Ο τύπος για τον υπολογισμό της συχνότητας κύματος είναι, fD = (v + vo)f/ v, εδώ, fD είναι η συχνότητα doppler, f είναι η πραγματική συχνότητα, v είναι η πραγματική ταχύτητα και vo είναι η ταχύτητα του παρατηρητή.
Ο τύπος που δίνεται δείχνει ότι η συχνότητα Doppler για τον παρατηρητή που κινείται προς τη στατική πηγή είναι ανάλογη με το λόγο του αθροίσματος των ταχυτήτων του παρατηρητή και της ταχύτητας κύματος στο μέσο προς την ταχύτητα του κύματος σε αυτό το μέσο.
Φαινόμενο Doppler για τον παρατηρητή που απομακρύνεται από την πηγή
Ο παρατηρητής που απομακρύνεται από την πηγή θα αυξήσει την απόσταση μεταξύ των δύο. Ας δούμε πώς η διαστελλόμενη απόσταση θα δημιουργήσει το φαινόμενο Doppler για τον παρατηρητή.
Το φαινόμενο Doppler μειώνει τη συχνότητα κύματος καθώς αυξάνεται η απόσταση μεταξύ του παρατηρητή και της πηγής. Η έκφραση για τη συχνότητα κύματος σε αυτό το σενάριο δίνεται ως fD = (v – vo)f/ v, εδώ, fD είναι η συχνότητα Doppler, f είναι η πραγματική συχνότητα, v είναι η ταχύτητα κύματος στο μέσο και vo είναι η ταχύτητα του παρατηρητή.
Η συχνότητα Doppler για τον παρατηρητή που απομακρύνεται από τη στατική πηγή κυμάτων είναι ανάλογη του λόγου της διαφοράς μεταξύ των ταχυτήτων του παρατηρητή και της ταχύτητας κύματος στο μέσο προς την ταχύτητα του κύματος σε αυτό το μέσο.
Κινούμενη πηγή και φαινόμενο Doppler κινούμενου παρατηρητή
Το φαινόμενο Doppler παρατηρείται επίσης εάν ο παρατηρητής καθώς και η πηγή είναι σε κίνηση. Ας καταλάβουμε πώς θα επηρεαστεί η συχνότητα λόγω της κίνησης και των δύο κάθε φορά.
Το φαινόμενο Doppler φαίνεται για μια κινούμενη πηγή και τον κινούμενο παρατηρητή λόγω των διακυμάνσεων στην απόσταση μεταξύ των δύο που αυξομειώνουν τη συχνότητα Doppler. Εκφράζεται με τον τύπο: fD = (v ± vo)f/ (v ± vs), εδώ, v είναι η ταχύτητα στο μέσο, vo είναι η ταχύτητα παρατηρητή και vs είναι η ταχύτητα της πηγής.
Εάν ο παρατηρητής απομακρύνεται από την πηγή, τότε η ταχύτητά του λαμβάνεται ως – vo και αν κινείται προς την πηγή τότε είναι + – vo, και ομοίως για την κατεύθυνση της πηγής κίνησης σε σχέση με τον παρατηρητή.
Συμπέρασμα
Μπορούμε να συμπεράνουμε από αυτό το άρθρο ότι το φαινόμενο Doppler για κινούμενους παρατηρητές φαίνεται λόγω της συχνής αλλαγής στο χρονικό διάστημα. Καθώς οι κόμβοι κυμάτων φτάνουν στον παρατηρητή από την πηγή, η απόσταση ποικίλλει. Εάν ο παρατηρητής απομακρύνεται από την πηγή, τότε ο χρόνος που χρειάζεται για να φτάσει ένα κύμα στον παρατηρητή θα αυξηθεί.
