Эффект Доплера

школы № 1

Бордюг Виктория

Лебедева Анна

Шишкина Александра

 

Когда мы идем по улице, и мимо нас проезжает машина с включенной сиреной, мы можем наблюдать эффект Доплера. Он заключается в изменении высоты звука сирены проезжающей мимо машины. Высота звука сирены пожарной машины, движущейся с большой скоростью, резко падает после того, как эта машина пронесется мимо вас. Также можно заметить изменение высоты сигнала автомобиля, проезжающего на большой скорости мимо вас. Высота звука двигателя гоночного автомобиля тоже изменяется, когда он проезжает мимо наблюдателя. Если источник звука приближается к наблюдателю, высота звука возрастает по сравнению с тем, когда источник звука покоился. Если же источник звука удаляется от наблюдателя, то высота звука понижается. Это явление называется эффектом Доплера и имеет место для всех типов волн. Рассмотрим теперь причины его возникновения и вычислим изменение частоты звуковых волн, обусловленное этим эффектом.

рис. 1.
 Рассмотрим для конкретности пожарный автомобиль, сирена которого, когда автомобиль стоит на месте, испускает звук определенной частоты во всех направлениях, как показано на рис. 1. Пусть теперь пожарный автомобиль начал двигаться, а сирена продолжает испускать звуковые волны на той же частоте. Однако во время движения звуковые волны, испускаемые сиреной вперед, будут располагаться ближе друг к другу, чем в случае, когда автомобиль не двигался, что и показано на рис. 2.

рис. 2.
 Это происходит потому, что в процессе своего движения пожарный автомобиль «догоняет» испущенные ранее волны. Таким образом, наблюдатель у дороги заметит большее число волновых гребней, проходящих мимо него в единицу времени, и, следовательно, для него частота звука будет выше. С другой стороны, волны, распространяющиеся позади автомобиля, будут дальше отстоять друг от друга, поскольку автомобиль как бы «отрывается» от них. Следовательно, за единицу времени мимо наблюдателя, находящегося позади автомобиля, пройдет меньшее количество волновых гребней, и высота звука будет ниже.

Применяется в Доплеровском радаре. Это радар, который измеряет изменение частоты сигнала, отражённого от объекта. По изменению частоты вычисляется проекция скорости на прямую, проходящую через объект и радар. Доплеровские радары широко применяются для определения скорости автомобилей, для управления воздушным движением и в противовоздушной обороне, для наблюдения за погодой. Эффект Доплера позволяет измерять скорость движения источника излучения и находит широкое применение в астрофизике, спектроскопии, радио- и гидролокации.