Zbekiston respublikasi axborot texnologiylari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi

4. Dopler effekti

The Dopler effekti Bu qabul qiluvchi va to'lqinlar manbai nisbiy harakatga ega bo'lganda paydo bo'ladigan va qabul qiluvchining chastotasining manba chastotasiga nisbatan o'zgarishini keltirib chiqaradigan jismoniy hodisa.
Uning nomi 1842 yilda, hozirgi Chexiya Respublikasining Praga shahrida bo'lib o'tgan tabiatshunoslik kongressida, er-xotin yulduzlar rangiga bag'ishlangan ishni taqdim etishda ushbu hodisani tasvirlab bergan va tushuntirgan avstriyalik fizik Kristian Dopler (1803-1853) nomi bilan atalgan.

Dopler effekti qayerda mavjud?
Dopler effekti manba va qabul qilgich bir-biriga nisbatan harakat qilar ekan, nurdan tovushgacha to'lqinlarning barcha turlarida paydo bo'ladi. Va manba va qabul qiluvchining nisbiy tezligi to'lqinning tarqalish tezligi bilan taqqoslaganda juda ham ajoyibdir.
Faraz qilaylik, kosmosda harakatlanadigan tebranish. Tebranish muntazam vaqt oralig'ida takrorlanadi, bu vaqt atama va uning teskari tomoni chastota, ya'ni vaqt birligida tebranishlar soni.
Garmonik to'lqin manbai va qabul qilgich orasidagi masofa qat'iy bo'lib qolganda, qabul qilgich manbaning bir xil chastotasini qabul qiladi, ya'ni vaqt birligida manba bilan bir xil miqdordagi impulslarni ro'yxatdan o'tkazadi.
Biroq, qabul qilgich belgilangan tezlikda manbaga yaqinlashganda, impulslar tez-tez kelib turadi. Va buning teskarisi qabul qilgich manbadan belgilangan tezlikda uzoqlashganda yuz beradi: to'lqin impulslari past chastota bilan qabul qilinadi.
Dopler effektining tavsifi

Ushbu hodisa nima uchun ro'y berayotganini tushunish uchun biz o'xshashlikdan foydalanamiz: to'p otayotgan ikki kishi. Kastryul ularni tekis chiziq bo'ylab erga ko'tarib sherigiga qarab aylantiradi.
Agar uloqtirayotgan kishi har soniyada to'p yuborsa, tutuvchi, agar u sobit tursa, har soniyada to'pni ushlaydi. Hammasi yaxshi, kutilganidek.
Qabul qilgich harakatda
Endi faraz qilaylikki, to'pni ushlayotgan kishi skeytbordda va doimiy tezlikda ko'zani yaqinlashishga qaror qildi. Bunday holda, siz to'plar bilan uchrashmoqchi bo'lganingiz uchun, bitta to'p bilan keyingi to'p o'rtasida bir soniyadan kamroq vaqt bo'ladi.
Shuning uchun, qabul qiluvchiga soniyada unga bir nechta to'p etib kelayotgandek tuyuladi, ya'ni uning qo'liga etib borish chastotasi oshgan.
Aksincha, agar qabul qiluvchi kishi emitentdan uzoqlashishga qaror qilsa, ya'ni to'plarning kelishi vaqti to'plar kelishi chastotasining pasayishi bilan ortadi.
Formulalar
Oldingi bobda tasvirlangan chastotaning o'zgarishini quyidagi formuladan olish mumkin:
Bu yerda:

-Fyoki manbaning chastotasi.
-f - qabul qilgichda ko'rinadigan chastota.
-v - to'lqinning muhitda tarqalish tezligi (v> 0). -vr qabul qiluvchining muhitga nisbatan tezligi va -vs manbaning muhitga nisbatan tezligi.
E'tibor bering vr qabul qilgich manbaga yaqin bo'lsa, aks holda salbiy bo'lsa ijobiy bo'ladi. Boshqa tomondan, vs manba qabul qiluvchidan uzoqlashsa ijobiy, yaqinlashganda esa salbiy.
Oxir oqibat, agar manba va kuzatuvchi yaqinlashsa, chastota ko'payadi va agar ular uzoqlashsa kamayadi. Buning teskarisi qabul qilgichda ko'rinadigan to'lqin uzunligi bilan sodir bo'ladi (1-mashqga qarang).
Dopler effekti bo'lgan holatlar
Manba va qabul qiluvchining tezligi to'lqindan ancha past
Tez-tez sodir bo'ladiki, to'lqin tezligi manbaning harakatlanish tezligidan yoki qabul qiluvchining harakatlanish tezligidan kattaroqdir.
Bu holda formulani manba (lar) ga nisbatan qabul qiluvchining (kuzatuvchining) nisbiy tezligining funktsiyasi sifatida yoziladigan tarzda taxmin qilish mumkin.
Bunday holda formulalar quyidagicha bo'ladi:
f = [1 + (Vrs / v)] fyoki Qaerda Vrs = vr- vs.
Qachon vrs ijobiy (ular yaqinlashadi), f chastotasi f dan kattayoki, manfiy bo'lganda (ular uzoqlashadi), f f dan kam bo'ladiyoki.
Nisbiy holatga burchak ostida nisbiy tezlik
Oldingi formula faqat manba to'g'ridan-to'g'ri kuzatuvchidan yaqinlashganda (yoki uzoqlashganda) amal qiladi.
Agar manba transversal yo'l bo'ylab harakatlansa, qabul qiluvchining nisbiy tezligi bilan hosil bo'lgan burchakni - manbaga nisbatan - kuzatuvchidan manbaga o'tadigan vektor yo'nalishini hisobga olish kerak.
Bunday holda biz murojaat qilishimiz kerak:
f = [1 + (Vrs Cos (θ) / v)] f fyoki
Shunga qaramay, V gars unga qabul qiluvchi va manba yaqinlashayotgan bo'lsa, unga ijobiy, aksincha bo'lsa, salbiy belgi beriladi.
Dopler effektiga misollar
Kundalik misol - tez yordam yoki politsiya mashinasining sirenasi. Bizga yaqinlashganda, u yanada keskinroq seziladi va uzoqlashganda u yanada jiddiyroq bo'ladi, ayniqsa farq eng yaqinlashish vaqtida seziladi.
Dopler effekti bilan izohlanadigan yana bir holat bu yulduzlarning spektral chiziqlarining ko'k yoki qizil tomon siljishi, agar ular biz tomon yaqinlashayotgan bo'lsa yoki uzoqlashayotgan bo'lsa. Buni yalang'och ko'z bilan ko'rish mumkin emas, lekin asbob deb nomlangan spektrometr.
Ilovalar
Dopler effekti ko'plab amaliy dasturlarga ega, ba'zilari quyida keltirilgan:
Radarlar
Radarlar xuddi shu harakat bilan aniqlangan narsalarning masofasi va tezligini o'lchaydilar va aniq Dopler effektiga asoslangan.
Radar aniqlanadigan ob'ekt tomon to'lqin chiqaradi, keyin bu to'lqin orqaga qaytariladi. Nabzni oldinga va orqaga qaytarish uchun zarur bo'lgan vaqt ob'ektning qanchalik uzoqligini aniqlash uchun ishlatiladi. Va aks ettirilgan signaldagi chastotaning o'zgarishi, ko'rib chiqilayotgan ob'ektning radardan uzoqlashayotganini yoki unga yaqinlashayotganligini va qanchalik tezligini bilib olishga imkon beradi.
Radar to'lqini oldinga va orqaga qarab ketganligi sababli, er-xotin Dopler effekti paydo bo'ladi. Bunday holda, ob'ektning radarga nisbatan tezligini aniqlash formulasi:
Vo / r = ½ c (ff / fyoki)
Qaerda:
-Vo / r ob'ektning radarga nisbatan tezligi.
-c chiqarilgan to'lqin tezligi va keyin aks ettirilgan.
-Fyoki radarda emissiya chastotasi. -Δf chastotali siljish, ya'ni f - fyoki.
Astronomiya
Dopler effekti tufayli olam kengayib borayotganini aniqlash mumkin edi, chunki uzoq galaktikalar chiqaradigan yorug'lik spektri qizil tomonga (chastotaning pasayishi) qarab siljiydi.
Boshqa tomondan, kuzatilgan galaktikalar uzoqroq bo'lganligi sababli chekinish tezligi oshishi ham ma'lum.
Qarama-qarshi holat mahalliy guruhning ba'zi galaktikalarida, ya'ni bizning Somon Yo'lining qo'shnilarida uchraydi.
Masalan, bizning eng yaqin qo'shnimiz Andromeda Galaxy ko'k rangga ega (ya'ni chastotaning ko'payishi), bu bizga yaqinlashayotganligini ko'rsatadi.