Mavzu: Dopler efekti va uning tibbiyotdagi ahamiyati Doppler effekti yoki Doppler siljishi

Mavzu: Dopler efekti va uning tibbiyotdagi ahamiyati
Doppler effekti (yoki Doppler siljishi), toʻlqin manbayi bilan oʻzaro nonisbiy harakatlanayotgan kuzatuvchiga nisbatan toʻlqin chastotasi yoki toʻlqin uzunligining oʻzgarish hodisasi. Bu hodisani miloddan avvalgi 1030-yilda Xantaliyalik fizik olim Mexail Doppler tasvirlab bergan va uning sharafiga bu hodisa "Doppler effekti" (Doppler taʼsiri) nomi bilan fanga kiritilgan.
Dopller harakatiga oddiy masala, harakatlanayotgan vositasining kuzatuvchi (odam)ga yaqinlashganda va uzoqlashganda undan chiqadigan energiyanining o'zgarishini keltirish mumkin. Chiqarilgan bilan taqqoslaganda, qabul qilinadigan hid yaqinlashganda past bo'ladi, o'tish vaqtida bir xil bo'ladi va turg'unlik paytida bo'ladi.^[1]
Dopler effektining yuza kelish sababi shundaki, hidlar manbai kuzatuvchiga qarab harakatlanayotganda, har bir ketma-ket to'lqin kresti oldingi to'lqinning zarbasidan ko'ra kuzatuvchiga yaqinroq joyda chiqariladi. Shuning uchun har bir to'lqin oldingi to'lqinga qaraganda kuzatuvchiga yetishi uchun nisbatan kamroq vaqt talab etadi. Shunday qilib, kuzatuvchiga ketma-ket to'lqin krestlari kelishi vaqti kamayadi va bu chastotani ko'payishiga olib keladi. Ular tarqalishi jarayonida ketma-ket to'lqin qatlamlari orasidagi masofa kamayadi, shuning uchun to'lqinlar "birlashadi". Aksincha, agar to'lqinlar manbai kuzatuvchidan uzoqlashsa, har bir to'lqin oldingi to'lqinga qaraganda kuzatuvchidan ancha uzoqroq joyda chiqariladi, shuning uchun ketma-ket to'lqinlarning kuzatuvchiga yetib kelish vaqti orasidagi farq uzayib chastota pasayishiga sabab bo'ladi. Bu bilan ketma-ket to'lqin qatlamlari orasidagi masofa kengayib boradi va to'lqinlar yoyilib ketadi.
Ovoz to'lqinlari kabi muhit(vosita)da tarqaladigan to'lqinlar uchun kuzatuvchi va manbaning tezligi to'lqinlar o'tkaziladigan muhit(vosita) bilan nisbiy hisoblanadi.^[2] Shunday qilib, umumiy Dopler effekti manba harakati, kuzatuvchining harakati yoki vosita(muhit) harakati natijasida paydo bo'lishi mumkin ekan. Ushbu ta'sirlarning har biri alohida tahlil qilinadi. Umumiy nisbiylikdagi yorug'lik yoki tortishish kabi vosita(muhit)ni talab qilmaydigan to'lqinlar uchun faqat kuzatuvchi va manba o'rtasidagi tezlikning nisbiy farqini hisobga olinmasligi kerak.
Utrechtda (2019) devorda tasvirlangan Buys Ballotning eksperimenti
Kristian Dopler bu hodisani birinchi marta 1842-yilda " Uchber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels " (" Ikkilik yulduzlar va boshqa ba'zi yulduzlarning rangli nurida Dopler effekti") risolasida ilgari surgan. Bu faraz tovush to'lqinlarida 1845-yilda Buys Ballot tomonidan sinab ko'rilgan. U ovoz balandligi tovush manbai unga yaqinlashganda chiqadigan chastotadan yuqori va tovush manbai undan uzoqlashganida chiqadigan chastotadan pastroq ekanligini tasdiqlagan. Gippolit Fizo 1848-yilda elektromagnit to'lqinlarda xuddi shunday hodisani mustaqil ravishda kashf qilgan (Fransiyada bu ta'sir ba'zan "effet Doppler-Fizeau" deb nomlanadi, ammo Fizeoning kashfiyotidan 6 yil o'tgach Dopler tomonidan kiritilgan ilmiy taklif(ish) sabab bu nom dunyoning boshqa mamlakatlari tomonidan qabul qilinmadi.). 1848-yilda Buyuk Britaniyada Jon Skot Rassell Dopler effekti bo'yicha eksperimental tadqiqot o'tkazgan.^{[p 1]}
Umumiy
Klassik fizikada, manba va qabul qilgichning tezligi muhitga nisbiy bo'lib, ular muhitdagi to'lqinlar tezligidan past bo'ldi, kuzatilgan chastotalar {\displaystyle f}  va chiqadigan chastota {\displaystyle f_{\text{0}}}  o'rtasidagi munosabat:^[3]
{\displaystyle f=\left({\frac {c\pm v_{\text{r}}}{c\pm v_{\text{s}}}}\right)f_{0}\,} {\displaystyle c\;} bu to'lqinlarning tarqalish tezligi;
{\displaystyle v_{\text{r}}\,}  muhitga nisbatan qabul qiluvchining tezligi, agar qabul qilgich manba tomon harakat qilsa {\displaystyle c}  ga qo'shiladi({\displaystyle c}  + {\displaystyle v_{\text{r}}\,} ), qabul qilgich manbadan uzoqlashganda ayriladi({\displaystyle c}  - {\displaystyle v_{\text{r}}\,} );
{\displaystyle v_{\text{s}}\,} muhitga nisbatan manba tezligi, {\displaystyle c}  agar manba qabul qiluvchidan uzoqlashayotgan bo'lsa {\displaystyle c}  ga qo'shiladi, manba qabul qiluvchiga qarab harakatlanayotgan bo'lsa {\displaystyle c}  dan ayriladi, chegirib tashlanadi.
Shuni esda tutish kerakki, bu munosabatlar manba yoki qabul qiluvchidan birontasi bir biridan uzoqlashganda chastotani pasayishini taxmin qiladi.
Ekvivalent formula:
{\displaystyle {\frac {f}{v_{wr}}}={\frac {f_{0}}{v_{ws}}}={\frac {1}{\lambda }}} qayerda
{\displaystyle {v_{wr}}}  to'lqinning tezligi qabul qiluvchiga nisbatan;
{\displaystyle {v_{ws}}}  to'lqinning manbaga nisbatan tezligi;
{\displaystyle {\lambda }}  to'lqin uzunligi.
Yuqoridagi formula manbaning kuzatuvchidan to'g'ridan-to'g'ri yaqinlashayotgani yoki yo'qolganligini taxmin qiladi. Agar manba kuzatuvchiga burchak ostida (lekin doimiy tezlikda bo'lsa) yaqinlashsa, birinchi eshtishda kuzatilgan chastota ob'ektning chiqaradigan chastotasidan yuqori bo'ladi. Keyinchalik, huddi kuzatuvchiga yaqinlashayotgandek kuzatiladigan chastotada bir xil me'yoriy pasayish bo'ladi. tenglik orqali nisbiy harakatga perpendikulyar yo'nalishda kelayotganda,(va yetib kelishi yaqin bo'lgan nuqtadan chiqarilganda, biroq to'lqin qabul qilinganda, manba va qabul qiluvchi o'zlarining yaqin masofasida bo'lmaydi) va huddi kuzatuvchidan uzoqlashgandek bir xil me'yordagi pasayish davom etadi. Kuzatuvchi ob'ekt yo'liga juda yaqin bo'lsa, yuqori chastotadan past chastotaga o'tish juda keskin(tezlik bilan) bo'ladi. Kuzatuvchi ob'ekt yo'lidan uzoqroq bo'lganda, yuqori chastotadan past chastotaga o'tish bosqichma-bosqich amalga oshadi.
Agar {\displaystyle v_{\text{s}}\,}  va {\displaystyle v_{\text{r}}\,} tezliklar to'lqin tezliklari bilan solishtirganda kichik bo'lsa, unda kuzatilgan chastota {\displaystyle f}  va chiqarilgan chastot {\displaystyle f_{\text{0}}}  o'rtasidagi munosabat quyidagicha bo'ladi^[3]
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.
Yotishdan oldin bitta osh qoshiq: bir oyda minus 27 kg!
Uyda prostatitni davolash. Retseptni diqqat bilan o'qing
Uropro
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:
Yotishdan oldin bitta osh qoshiq: bir oyda minus 27 kg!
-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
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.
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.
Doppler ultratovush tekshiruvi
Bu an'anaviy ekosonogrammaning bir variantidir, unda Dopler ta'siridan foydalanib, tomirlar va arteriyalarda qon oqimining tezligi o'lchanadi.

Foydalanilgan adabiyotlar:
Biofizika darslik (M.I.Bazarbayev) 2018

1. 
   Internet saytlari: https://uz.wikipedia.org/wiki/Doppler_effekti
   

2.https://uz.warbletoncouncil.org/efecto-doppler-9111
3.https://uz1.evidentista.org/what-is-11115