Geum.ru

Ефект Доплера в класичній та релятивійській теорії

Информация - Физика

Другие материалы по предмету Физика

туючись як джерело світла світяться атомами, що швидко мчать, в канальних променях. З цих дослідів можна, користуючись принципом Доплера, визначити швидкість канальних променів. Спостереження виявилися у згоді з оцінкою цих швидкостей за даними відхилення в електричному і магнітному полях. В разі водню швидкості, що виходять, настільки значні (порядку 108 см/с), що спостереження зсуву можна без зусиль виконати за допомогою призматичного спектрографа, помірної вирішуючої сили.

 

Рис. 9

 

У трубці з канальними променями (мал. 9) світяться як нерухомі атоми, так і канальні частки, що швидко мчать. Перші дають різкі лінії. Рухомі ж (з різними швидкостями) канальні частки дають лінії, що зливаються в розширену смужку, зміщену відносно перших. Нарешті, слід згадати, що у всіх газових джерелах світла ми завжди маємо справу з атомами газу, що світяться, летять з досить великими швидкостями по всіх напрямах (швидкості від 100 м/с до 2 км/с залежно від молекулярної ваги газу і його температури). Унаслідок доплеровського зсуву спектральні лінії виявляються розширеними. При значному розрідженні газу, коли зіткнення між атомами, що світяться, і навколишніми частками порівняно рідкі, явище Допплера служить головною причиною, що визначає ширину спектральної лінії. Спостереження розширення спектральних ліній у вказаних умовах також є підтвердженням ефекту Допплера. Удалося встановити, наприклад, що при охолоджуванні такого джерела рідким повітрям ширина ліній зменшувалася відповідно зменшенню середніх молекулярних швидкостей.

 

Висновок

 

Отже, ефект Доплера зміна частоти і довжини хвиль, що реєструються приймачем, викликане рухом їх джерела і рухом приймача. Його легко спостерігати на практиці, коли мимо спостерігача проїжджає машина з включеною сиреною. Передбачимо, сирена видає якийсь певний тон, і він не змінюється. Коли машина не рухається відносно спостерігача, тоді він чує саме той тон, який видає сирена. Але якщо машина наближатиметься до спостерігача, то частота звукових хвиль збільшиться (а довжина зменшиться), і спостерігач почує вищий тон, ніж насправді видає сирена. В той момент, коли машина проїздитиме повз спостерігача, він почує той самий тон, який насправді видає сирена. А коли машина проїде далі і вже віддалятиметься, а не наближатиметься, то спостерігач почує нижчий тон, унаслідок меншої частоти (і, відповідно, більшої довжини) звукових хвиль.

Ефект Доплера знаходить широке вживання і в науці, і в побуті. У всьому світі він використовується в міліцейських радарах, що дозволяють відловлювати і штрафувати порушників правил дорожнього руху, що перевищують швидкість. Пістолет-радар випромінює радіохвильовий сигнал (зазвичай в діапазоні УКВ або СВЧ), який відбивається від металевого кузова вашої машини. Назад на радар сигнал поступає вже з доплеровським зсувом частоти, величина якого залежить від швидкості машини. Зіставляючи частоти витікаючого і вхідного сигналу, прилад автоматично обчислює швидкість вашої машини і виводить її на екран. Декілька більш езотеричне вживання ефект Доплера знайшов в астрофізиці: зокрема, Едвін Хаббл, вперше вимірюючи відстані до найближчих галактик на новітньому телескопі, одночасно виявив в спектрі їх атомного випромінювання червоний доплерівський зсув, з чого був зроблений висновок, що галактики віддаляються від нас. По суті, це був настільки ж однозначний висновок, неначебто ви, закривши очі, раптом почули, що тон звуку двигуна машини знайомої вам моделі виявився нижчим, ніж потрібно, і зробили висновок, що машина від вас віддаляється.

Таким чином допплерівський ефект практично знайшов своє застосування в людському житті. Це відкриття дало поштовх для поглибленого вивчення зміни частоти коливання хвиль.

 

Список використаних джерел

 

  1. Бугаєнко Г.О. Електродинаміка. Теорія відносності / Г.О. Бугаєнко, М.Є. Фонкич. - К. Радянська школа, 1965. - 420с.
  2. Бушок Г.Ф.Курс фізики. Оптика. Фізика атома та атомного ядра. / Г. Ф. Бушок, Є.Ф. Венгер. К. : Вища школа, 2003. - 423с.
  3. Годжаев Н.М. Оптика / Н. М. Годжаев. М. : Высшая школа, 1977. 432с.
  4. Кучерук І. М. Загальний курс фізики. Оптика. Квантова механіка / І. М. Кучерук, І. Т. Горбачук. К. : Техніка, 1999. 520с.
  5. Ландау Л.Д. Теория поля / Л. Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. М. : Наука, 1967. 460с.
  6. Ландсберг Г. С. Оптика / Г. С. Ландсберг. - М. : Наука, 1976. - 926с.
  7. Чолпан П. П. Фізика / П. П. Чолпан. К. : Вища школа, 2003. 567с.