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

37958. Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 318.5 KB
  Момент инерции.1] Список литературы Лабораторная работа № 1 Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса 1. Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции.
37959. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 284.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ТРИФИЛЯРНОГО ПОДВЕСА 1. Цель работы Экспериментальное определение моментов инерции твердых тел. Момент инерции. Теорема Штейнера Моментом инерции материальной точки...
37960. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА И ЭНЕРГИИ 160.54 KB
  Количественной мерой различных форм движения и взаимодействия материи является энергия. В соответствии с различными формами движения и взаимодействия материи различают виды энергии: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и другие. Механическая энергия является мерой механического движения рассматриваемой системы, а также механического взаимодействия тел системы друг с другом и с внешними телами. Различают два вида механической энергии: кинетическую и потенциальную.
37961. Законы вращательного движения твердого тела 196.5 KB
  Проверка зависимости момента инерции грузов от расстояния до оси вращения. Рассмотрим твердое тело вращающееся вокруг оси ОО. Рассмотрим один из элементов массой mi расположенный на расстоянии ri от оси вращения. Моментом силы относительно оси называют физическую величину численно равную произведению силы на плечо.
37962. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ 493.5 KB
  Момент инерции.11 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ 1. Цель работы Исследование крутильных колебаний и измерение момента инерции тела сложной формы. Момент инерции.
37963. Определение моментов инерции тел произвольной формы 180 KB
  Определение моментов инерции математического и физического маятников8 3. Определение момента инерции физического маятника в зависимости от распределения массы10 4.11 Лабораторная работа № 5 Определение моментов инерции тел произвольной формы 1. Цель работы Определение момента инерции математического и физического маятника а также изучение зависимости момента инерции физического маятника от распределения массы.
37964. Изучение законов поступательного движения тела 786 KB
  Изучение законов поступательного движения тела 1. Цель работы Проверка основных законов кинематики и динамики поступательного движения тела на машине Атвуда. Теоретическая часть Простейшая форма движения это механическое движение которое характеризуется изменением с течением времени взаимного расположения тел или их частей относительно друг друга в пространстве.
37965. ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 480 KB
  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИФЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА Методические указания К лабораторной работе № 6 По курсу общей физики Уфа 2000 Составитель А.43 Проверка основных законов кинематики и динамики поступательного движения твердого тела; Методические указания к лабораторной работе № 6 по курсу общей физики Уфимск. Работа знакомит с...
37966. Изучение законов соударения тел 128 KB
  Центральный удар двух шаров. Цель работы Определение коэффициентов восстановления скорости и энергии при центральном ударе двух шаров времени и средней силы соударения. Центральный удар двух шаров Рассмотрим два шара подвешенных рядом так что их центры находятся на одном уровне. Отведем один из шаров на некоторый угол α и отпустим без начальной скорости.