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

82946. Проектирование шлицевой протяжки и патрона для ее крепления на станке 2.19 MB
  Профиль фасонного резца, как правило, не совпадает с профилем обрабатываемой детали, что требует корректирование профиля резца. Для этого определяют размеры нормального сечения для круглых фасонных резцов. Корректирование профиля фасонных резцов проводится двумя способами: графическим; аналитическим.
82947. Построение графиков в Mathcad 181.5 KB
  Для этого нам необходимо знать уравнения графиков касательной и нормали. Их я не знал, поэтому пришлось обратиться к всемогущему интернету. В нём я нашёл сайт, да хранит его могучий браузер Mozilla Firefox, который показал мне, глупому холопу, уравнения нужных мне функций.
82948. Пожарная защита на железнодорожном транспорте 100.9 KB
  По программе дисциплины предполагается последовательное изучение пожароопасных свойств материалов и веществ классификации пожаров и опасных факторов пожара установка противопожарного режима на объекте железных дорого изучение природных пожаров воздействующих на объекты предприятий...
82949. Комплекс геофизических методов на участке Соанваара-1 11.64 MB
  Наиболее крупным близлежащим населенным пунктом является п. Вяртсиля, расположенный в 20 км западнее площади работ и п. Суйстамо, расположенный в 25 км южнее. Поселок Вяртсиля связан железнодорожной веткой с п. Янисъярви, расположенным на железной дороге Петрозаводск – С-Петербург (через г. Сортавала).
82951. Расчет режима термической обработки детали «Стакан буферный» 1.07 MB
  Проведен расчет прокаливаемости сталей 30Х, 38ХА, 50Х. Описаны режимы термической обработки этих сталей и структура, и механические свойства до, после различных видов ТО. Разработан технологический процесс термической обработки детали «Стакан буферный» по ее чертежу.
82952. Эмуляция структуры объекта остовой кран 126.32 KB
  Программирование одна из самых сложных наук, и объем информации, усваиваемой программистом очень сложно запомнить. Для помощи программистам создаются и разрабатываться приложения, ориентированные на задачи программистов.
82953. Проектирование АТП на 320 автомобилей марки МАЗ 537 и КАВЗ-3976 404.15 KB
  Для выполнения технологического расчета автотранспортного предприятия необходимы следующие исходные данные: тип автотранспортного предприятия; списочное количество автомобилей по типам и маркам, среднесуточный пробег автомобиля, км; количество дней работы в году АТП, время работы автомобилей...