Реферат Курсовая Конспект
ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА - раздел Механика, МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ. АКУСТИКА Эффектом Доплера Называют Изменение Частоты Колебаний, Воспринимаемых Наблюда...
|
Эффектом Доплера называют изменение частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем (приёмником волны) вследствие движения источника волны и наблюдателя относительно среды.
Рассмотрим простейший случай, когда источник волны и наблюдатель движутся вдоль соединяющей их прямой. Скорость распространения волны в рассматриваемой среде будем считать равной u, скорость источника – , скорость наблюдателя (приёмника) – , частота колебаний источника – ν0, период колебаний источника – Т = 1/ ν0. Все скорости определены относительно среды. Скорость источника будем считать положительной, если он движется по направлению к приёмнику, и отрицательной, если источник удаляется от приёмника. Аналогичное правило знаков скоростей примем и для приёмника.
В исходном состоянии источник находится в начале координат (точка 0), а приёмник в точке А. Скорость распространения колебаний зависит только от свойств среды, поэтому при неподвижном источнике за одну секунду волна пройдет в направлении к приемнику расстояние u. На этом расстоянии уложится ν0 колебаний. Соответственно, длина волны – λ0 = u / ν0 (рис.4а).
Пусть наблюдатель неподвижен и находится на расстоянии u от источника, а источник волны движется с постоянной скоростью по направлению к наблюдателю. Будем считать, что < u. Теперь за одну секунду источник пройдет вслед за волной расстояние . Соответственно, ν0 колебаний уложится на расстоянии . Т.е. длина волны в направлении движения уменьшится (рис.4б) и станет равной:
. (14)
Тогда частота, которую зафиксирует приёмник, будет:
. (15)
Т.о. наблюдатель будет воспринимать звук с частотой большей, чем частота неподвижного источника. Если же источник движется от на-
блюдателя, то надо брать со знаком минус, и формула (15) примет
вид (16), т.е. ν будет меньше ν0:
. (16)
Второй случай – наблюдатель приближается со скоростью к неподвижному источнику. При этом, он встречает на своём пути за один и тот же интервал времени больше волн, чем при отсутствии движения. Наблюдатель, двигаясь из точки А в направлении к источнику, через секунду окажется в точке В (рис.5). За это же время волна пробежит расстояние численно равное скорости волны в среде u. Т.о. наблюдатель воспримет за секунду число колебаний, «гребни» и «впадины» которых укладываются на длине u +. Это означает, что воспринимаемая им частота ν больше, чем частота колебаний источника ν0, т.е.
. (17)
Или через частоту колебаний источника:
. (18)
Если же наблюдатель удаляется от источника , то частота воспринимаемых им колебаний будет меньше, чем ν0:
. (19)
При обоюдном движении и приёмника, и источника частоту воспринимаемых колебаний получим, подставив в формулу (18) вместо λ0 выражение для λ из (14). С учётом правила знаков для скоростей источника и приёмника имеем:
, (20)
где верхние знаки соответствуют сближению, а нижние удалению источника и приёмника. В случае несовпадения направлений движения источника и приёмника под и следует понимать проекции этих скоростей на прямую, соединяющую источник и наблюдателя.
Эффект Доплера наблюдается в волновых процессах любой природы – для волн на поверхности, для звуковых волн, для электромагнитного излучения (радио- и световые волны).
Эффект Доплера широко используется на практике. Например, в астрономии для измерения скорость движения небесных тел; с помощью доплеровского локатора дорожная милиция определяет скорость движения автомобилей и др.
В медицине эффект Доплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография), а так же в ряде других случаев.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ АКУСТИКА ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ... ПРИРОДА ЗВУКА ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ... РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В СРЕДЕ ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов