22628

Явище Доплера в оптиці і в акустиці

Доклад

Физика

Акустичні хвилі розповсюджуються в середовищі газі всередині якого можуть рухатись джерело і приймаючий пристрійтак що потрібно розглядати не тільки їх рух відносно одинодного а й по відношенню до середовища. Швидкість хвилі в середовищі С=const не залежить від руху джерела. Отже хвилі що вийшли за час τ=t2t1 дійдуть до пристрію протягом часу Θ=Θ2Θ1=τ1V с. Вона рівна: у випадку віддалення від джерела у випадку наближення до джерела Так як швидкість хвилі в середовищі визначається властивостями хвилі тобто не залежить від руху...

Украинкский

2013-08-04

50.5 KB

0 чел.

37. Явище Доплера в оптиці і в акустиці.

Явище доплера- залежність частоти джерела від зміни відстані між джерелом та приймаючим пристроєм. Частота стає більшою при наближенні джерела до приймаючого пристроя , та стає меншою при віддаленні від нього.

                         Акустика.

Акустичні хвилі розповсюджуються в середовищі (газі), всередині якого можуть рухатись джерело і приймаючий пристрій,так що потрібно розглядати не тільки їх рух відносно один-одного, а й по відношенню до середовища.

Розглянемо випадки:

а) рух джерела;

б) рух приймача.

а) Джерело рухається відносно середовища зі швидкістю v. Швидкість хвилі в середовищі С=const, не залежить від руху джерела.

Нехай приймач знах. в точці В, джерело (S1) рух. Зі швидкістю V вздовж S1 В. Хвиля,

яка вийшла в момент часу t1 , коли джерело знаходилось на відстані S1B = a, від приймача, дойде до останнього к моменту: Θ1 = t1+a/c, хвиля що вийшла в момент t2=t1+τ, дойде до приймача в момент Θ2=t2+(а± Vτ)/c; оскільки відстань між джерелом і приймачем буде (а+) або (а- Vτ) в залежності від напрямку руху. Отже хвилі що вийшли за час τ=t2-t1, дійдуть до пристрію протягом часу Θ=Θ21=τ(1±V/с). Якщо ν0-частота джерела, то за час τ їм буде випущено N=ν0τ хвиль та частота, що приймається пристроєм є ν=N/Θ. Вона рівна:

- у випадку віддалення від джерела

- у випадку наближення до джерела

Так як швидкість хвилі в середовищі визначається властивостями хвилі, тобто не залежить від руху джерела і залишається рівною с, то обов`язково повинна бути зміна довжини хвилі. Якщо λ0-довжина хвилі, коли джерело не рухається, λ-довжина хвилі, коли джерело рухається, тоді:

. Отже при русі джерела в середовищі швидкість хвилі відносно пристрою,який знаходиться в цьому середовищі, залишається постійною, а частота і довжина хвилі змінюються.

б) Приймач рухається відносно середовища із швидкістю V , швидкість хвилі в середовищі = с. Аналогічно отримано Θ1 = t1+a/(c± V) , Θ2=t2+(а± Vτ)/(c± V), тому що зближення між хвилею і пристроєм відбувається із швидкістю (c±V) (швидкість хвилі відносно пристрою). Отже: Θ= τ(1±V/(c±V)), тоді частота, що приймається пристроєм, буде рівна:

- у випадку віддалення пристроя

-у випадку наближення

При русі приймача швидкість хвилі відносно нього складається з швидкості хвилі відносно середовища і швидкості пристрою відносно середовища, тобто рівна: (c±V)=с(1± V). Довжина хвилі, що приймається пристроєм не змінюється. Дійсно: Отже , у випадку руху приймача частота та швидкість хвилі відносно пристрою змінюється але довжина хвилі залишається незмінною.

Якщо враховувати, що напрямок спостереження складає кут φ з напрямком руху, тоді: -у випадку руху джерела

- у випадку руху приймача

Отже у випадку руху в середовищі ми маємо 2- ф-ли., які відрізняються на множник - 2-й порядок малості відносно V.(інколи може бути суттєвим).

Отже, якщо приймач рухається відносно середовища з швидкістю V , а джерело – u, тоді при u= V- явище Доплера немає місця. Якщо , то явищє Доплера відбувається, причому зміна частоти залежить не від різниці u-V, а від самих величин u і V. Тому в даному випадку це явище дозволяє визначити не тільки швидкість джерела відносно пристроя, но і швидкість джерела і пристрою відносно середовища.

                                    Оптика

Світові хвилі можуть розповсюджуватись в просторі, який нічим не заповнений (вакуум). Дослід Майкельсона довів, що в оптиці розповсюдження світових хвиль в нерухомому ефірі не має місця. Тобто всі процеси проходять таким чином, що є лише відносний рух приймача і джерела по відношенню один до одного, а поняття абсолютного руху(рух відносно середовища) не має змісту (принцип відносності). Отже ми будемо мати одну загальну формулу для явища Доплера, інакше ми б суперечили принципу відносності.

Для обох випадків, які ми розглядали в акустиці будемо мати:

Завдяки явищу Доплера були відкриті подвійні зірки, в астрофізиці оцінюють швидкість виверження водневих мас. Було констатовано зміщення водневих смуг в спектрах таких зірок, як Вега та Сиріус.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12083. Робота з динамічною памяттю 78.5 KB
  Тема. Робота з динамічною памяттю Мета. Навчитися виділяти місце під обєкти динамічно. Навчитися створювати та використовувати конструктор копіювання перевантажувати оператор присвоєння. Ознайомитися з принципами створення та функціонування деструкторів.
12084. Классы и объекты в С++ 21.75 KB
  Отчёт по лабораторной работе №1 По дисциплине Программирование Тема: Классы и объекты в С Вариант №8 Задачи. 1. Определить пользовательский класс в соответствии с вариантом задания смотри приложение. 2. Определить в классе следующие конструкторы: без пар
12085. Проектирование ХД в Deductor Warehouse 33.5 KB
  Практическое занятие № 2. Проектирование ХД в Deductor Warehouse Дана модель БД розничной торговой сети. Используя данные из таблиц хранящиеся в одноименных текстовыхфайлах выполнить следующие задания: Создать пустое ХД назвав файл Trade_Бригада.gdb а метку хранилища Trade_Б...
12086. Исследование токовой и тепловой загрузки тиристоров в мо-стовой схеме управляемого выпрямителя однофазного тока при работе на RL - нагрузку 284 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 по курсу Силовые полупроводниковые приборы Тема: Исследование токовой и тепловой загрузки тиристоров в мостовой схеме управляемого выпрямителя однофазного тока при работе на RL нагрузку. Цели: 1 продолжение знакомства с многообразием
12087. Введение в компьютерные сети 58 KB
  1. Введение в компьютерные сети 1.1. Локальные и глобальные сети На самом элементарном уровне сеть это два компьютера обменивающихся информацией по соединяющему их кабелю. Кроме того компьютеры могут использовать общие разделяемые устройства например факсмодемы. ...
12088. Сетевые компоненты 39 KB
  Тема 2. Сетевые компоненты 2.1. Передача сигналов Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии немодулированную передачу и модулированную передачу. 2.1.1.Немодулированная передача Немодулированные baseband системы передают данные в виде цифр
12089. Теоретическая модель сети 102.5 KB
  Тема 3. Теоретическая модель сети 3.1. Сетевые модели OSI и IEEE Project 802 3.1.1. Работа сети Работа сети заключается в передаче данных от одного компьютера к другому. В этом процессе можно выделить несколько отдельных задач: распознать данные; разбить данные на управляемые бл...
12090. Реальные сети 2.57 MB
  Тема 4. Реальные сети 4.1. Ethernet 4.1.1. Обзор 4.1.1.1. Происхождение В конце 60х годов Гавайский университет разработал глобальную вычислительную сеть ГВС под названием ALOHA. Университет располагая обширной территорией решил объединить в сеть все имеющиеся в его распоряжен
12091. Глобальные сети, Удаленный доступ 8.42 MB
  Глобальные сети. Удаленный доступ. Технология модемов Модем modem это устройство которое позволяет компьютерам обмениваться данными по телефонной линии. Когда компьютеры расположены далеко друг от друга и их нельзя соединить стандартным сетевым...