Подготовьтесь к сдаче ЕГЭ интересно и эффективно!
Эффект Доплера для звуковых волн: в чем суть закона, формула
50

Эффект Доплера для звуковых волн: в чем суть закона, формула

Содержание:





Звук издающего сигнал автомобиля или поезда заметно отличается, когда транспортное средство удаляется от наблюдателя, приближается к нему или остаётся неподвижным. Явление смены звучания при перемещении источника звука или наблюдателя относительного его открыто К. Доплером в начале XIX века.

Суть эффекта Доплера

Суть эффекта Доплера

Эффект Доплера для звуковых волн – это процесс смены частоты акустических колебаний, которые воспринимает приёмник, например, органы слуха, при движении приёмника либо источника звучания. При приближении к человеку транспортного средства тон его сигнала растёт, и при отдалении – понижается – изменяется частота механических колебаний, которые принимаются человеческим ухом.

Для наглядности рассмотрим пример, когда скорость перемещения приёмника vпр, источника – vист.

1. Первый случай – скорость обоих объектов нулевая – они находятся в режиме спокойствия: vпр = vис = 0. Для определения длины волны используют формулу λ = vT = v/υ0. При достижении принимающего элемента звуковое колебание вызывает его вибрирование с частотой υ 0: v = v/ λ = v/vT = 1/T = υ 0.

Отсюда следует: испускаемая и принимаемая звуковые частоты одинаковы.

2. Приёмник приближается к спокойному источнику: vпр > 0, а vист = 0.

Отсюда интенсивность распространения акустического колебания равняется сумме скоростей самой волны и принимающего устройства (объекта): vпр + v. Исходя из того, что длина волны остаётся неизменной – переносимая информация не искажается, то:

υ = (v + vпр)/ λ = (v + vпр)/vT = (v + vпр) * υ0 / v – частота принимаемого звука, зависит от скорости передвижения приёмника, она увеличится в (v + vпр) / v раз. 

3. Неподвижный приёмник и мчащий к нему источник: vист > 0, vпр = 0.

Скорость движения фронта акустической волны определяется свойствами среды. За один период колебания волна преодолевает дистанцию vT. Источник проходит за этот временной промежуток большую дистанцию: vисT – она станет короче в направлении распространения.

Частота при этом возрастёт в v / (v + vис) раз.

4. Принимающий и излучающий объекты приближаются либо отдаляются:

  • \upsilon = \frac { \upsilon_0 ( \nu  + \nu_{пр} ) } { \nu  + \nu_{ис} }  –  взаимное приближение;

  • \upsilon = \frac { \upsilon_0 ( \nu  - \nu_{пр} ) } { \nu  - \nu_{ис} }  –  взаимное отдаление.

Формулы законов Доплера позволяют сделать вывод, что эффект различается, зависит от состояния приемника и передатчика звуковой волны. На практике его можно наблюдать в случае проезда мимо вас автомобиля или поезда с сиреной. Звук сигнала, когда он приближается, сравняется с вами, удаляется, стоит неподвижно, будет отличаться.

Сдвиг наблюдается и для электромагнитных излучений, он широко применяется в астрономии, гидролокации, в медицине для исследования кровотока.

Поделитесь в социальных сетях:
19 августа 2022, 09:40


Как вы считаете, материал был полезен?

Для оценки комментариев необходимо «войти на сайт».
×
×