Ефект Доплера

1. Тема: « Ефект Доплера»

ТЕМА: « ЕФЕКТ ДОПЛЕРА»
Підготувала
Студентка групи СПГ-11
Логвинчук О. В.

2. План

ПЛАН
1. Суть явища
2. Релятивістський ефект Доплера
3. Як спостерігати ефект Доплера
4. Застосування

3. Суть явища

СУТЬ ЯВИЩА
• Ефект Доплера - зміна частоти і
довжини хвиль, реєстрованих
приймачем, викликане рухом їх
джерела і (чи) рухом приймача.
• Уперше теоретично обгрунтований в
1842 К.Доплером (1803-1853).

4.

• Якщо джерело хвиль рухається відносно середовища,
то відстань між гребенями хвиль (довжина хвилі)
залежить від швидкості і напряму руху. Якщо джерело
рухається у напрямку до приймача, тобто наздоганяє
хвилю, що випускається ним, то довжина хвилі
зменшується. Якщо віддаляється - довжина хвилі
збільшується.
ω0 - частота, з якою джерело випускає хвилі
c - швидкість поширення хвиль в середовищі
v - швидкість джерела хвиль відносно середовища
(позитивна, якщо джерело наближається до приймача
і негативна, якщо віддаляється).

5.

Частота, реєстрована нерухомим приймачем
Аналогічно, якщо приймач рухається назустріч
хвилям, він реєструє їх гребені частіше і навпаки. Для
нерухомого джерела і приймача, що рухається :
u - швидкість приймача відносно середовища

6. Релятивістський ефект Доплера

РЕЛЯТИВІСТСЬКИЙ ЕФЕКТ ДОПЛЕРА
У разі електромагнітних хвиль формулу для частоти
виводять з рівнянь спеціальної теорії відносності.
Оскільки для поширення електромагнітних хвиль не
потрібно матеріальне середовище, можна розглядати
тільки відносну швидкість джерела і спостерігача.
де з - швидкість світла
v - швидкість джерела відносно
приймача (спостерігача)
θ - кут між напрямом на джерело і
вектором швидкості.
Якщо джерело радіально
віддаляється від спостерігача, то
θ=0, якщо наближається - θ=π

7.

Релятивістський ефект Доплера обумовлений
двома причинами:
- класичний аналог зміни частоти при відносному
русі джерела і приймача;
- релятивістське уповільнення часу.
Останній чинник призводить до поперечного
ефекту Доплера, коли кут між хвилевим
вектором і швидкістю джерела дорівнює θ = π /
2. В цьому випадку зміна частоти є
релятивістським ефектом, що не має
класичного аналога.

8. Як спостерігати ефект Доплера

ЯК СПОСТЕРІГАТИ ЕФЕКТ ДОПЛЕРА
Оскільки явище характерне для будь-яких коливальних
процесів, то його дуже легко спостерігати для звуку. Частота
звукових коливань сприймається на слух як висота звуку.
Потрібно дочекатися ситуації, коли швидко автомобіль, що
рухається, або потяг проїздитиме повз вас, видаючи звук,
наприклад, сирену або просто звуковий сигнал. Ви почуєте, що
коли автомобіль наближатиметься до вас, висота звуку буде
вища, потім, коли автомобіль порівняється з вами, різко
знизиться і далі, при видаленні, автомобіль сигналитиме на
нижчій ноті.

9. Застосування

ЗАСТОСУВАННЯ
• Доплерівський радар:
Радар, який вимірює зміну частоти сигналу, відбитого від
об'єкту. По зміні частоти обчислюється радіальна складова
швидкості об'єкту (проекція швидкості на пряму, що проходить
через об'єкт і радар). Доплерівські радари широко
застосовуються в самих різних областях: для визначення
швидкості літальних апаратів, кораблів, автомобілів,
гідрометеорів (наприклад, хмар), морських і річкових течій а
також інших об'єктів.

10.

Астрономія
По зміщенню ліній спектру визначають швидкість руху
зірок
За допомогою ефекту Доплера по спектру небесних тіл
визначається їх променева швидкість. Зміна довжин
хвиль світлових коливань призводить до того, що усі
спектральні лінії в спектрі джерела зміщуються у бік
довгих хвиль, якщо променева швидкість його
спрямована від спостерігача (червоне зміщення), і у бік
коротких, якщо напрям променевої швидкості - до
спостерігача (фіолетове зміщення).
По збільшенню ширини ліній спектру визначають
температуру зірок

11.

Червоне зміщення (зв'язують з ефектом Доплера) спостережуване для усіх далеких джерел (галактики,
квазари) пониження частот випромінювання, що
свідчить про динамічне видалення цих джерел один
від одного і, зокрема, від нашої Галактики, тобто про
розширення Всесвіту.
У спостережуване червоне зміщення від галактик
вносить вклад як космологічне червоне зміщення
через розширення простору Всесвіту, так і червоне
або фіолетове зміщення ефекту Доплера внаслідок
власного руху галактик. При цьому на великих
відстанях вклад космологічного червоного зміщення
стає

12.

• Неінвазивний вимір потоку рідини
За допомогою ефекту Доплера вимірюють швидкість
потоку рідин. Перевага цього методу полягає в тому, що
не вимагається поміщати датчики безпосередньо в потік.
Швидкість визначається по розсіянню ультразвуку на
неоднородностях середовища (частках суспензії, краплях
рідини, що не змішуються з основним потоком,
бульбашках газу).
• Автосигналізації
Для виявлення об'єктів, що рухаються, зблизька і
усередині автомобіля