Zjawisko Dopplera

Zjawisko Dopplera

CIEKAWOSTKA

Zastosowanie zjawisk Dopplera:

Zjawisko zachodzi wówczas , gdy źródło dźwięku i odbiornik poruszają się względem siebie.

Obserwacje światła galaktyk doprowadziły astronomów do stwierdzenia, ze wszystkie te układy

obiektów mają widmo w obszarze podczerwieni, a na dodatek im dalej się znajdują, tym szybciej

się poruszają. Jest to bardzo ważny wniosek, pozwalający stwierdzić, że cały Wszechświat nadal

się rozszerza.

W radarze

Radar wysyła falę w kierunku poruszającego się obiektu, ta odbija się od niego i wraca do radaru.

Następuje wtedy zmierzenie zmiany częstotliwości odbitej fali. Bezpośredni odczyt prędkości

poruszającego się obiektu jest możliwy dzięki temu, że jej wartość zależy właśnie od zmiany

częstotliwości fali odbitej od obiektu. Jeżeli w czasie kontroli radarowej, sam radar porusza się z daną

prędkością, to jego prędkość należy dodać do prędkości sprawdzanego obiektu. Fale emitowane

przez radar, to głównie mikrofale lub podczerwień.

W diagnostyce medycznej

W diagnostyce obrazowej szczególne znaczenie przynosi nie tylko możliwość sprawdzenia budowy

narządów, ale również przebieg procesów ich ruchu, a także przemieszczania się niektórych tkanek

(np. krwi w sercu i naczyniach krwionośnych).

Istotą tego zjawiska jest to, że tak naprawdę dźwięk emitowany jest cały czas na jednej wysokości,

a tylko obserwator słyszy zmiany jego tonu. Wszystko to spowodowane jest przez ruch źródła

dźwięku (lub obserwatora). Wyjaśnijmy dlaczego:

Dźwięk pochodzący od zbliżającego się pojazdu jest wyższy, a oddalającego się pojazdu – niższy od

dźwięku, jaki odebralibyśmy, gdyby ten pojazd był nieruchomy względem nas (proszę nie mylić zmian

wysokości ze zmianą natężenia dźwięku).

W astronomii

Wiemy już, że zjawisko Dopplera zachodzi dla różnych rodzajów fal. Również dla fali świetlnej. Ma to

ogromne znaczenie w astronomii, gdzie umożliwia badanie prędkości radialnych gwiazd i innych

obiektów astronomicznych. Gdy ciało emitujące światło oddala się od obserwatora, maleje

częstotliwość fali świetlnej, co z kolei w widmie tego promieniowania objawia się jego przesunięciem

w stronę fal długich - głównie podczerwieni. W przypadku przybliżania się świetlnego obiektu,

jego widmo przesuwa się do nadfioletu.

Stojąc przy torach można zauważyć zmianę wysokości dźwięku wydawanego przez np. pociąg

dokładnie w chwili, kiedy nas mija.

Dziękuje za uwagę

Dlatego ogromnym przełomem w ultrasonografii było zastosowanie ultrasonografii dopplerowskiej. Zjawisko Dopplera analizuje prędkość ruchu danego obiektu, i na dodatek rozróżnia jego kolejne etapy, poprzez rejestr wysokości tonu odbitego echa ultrasonografu. Zapisywane wysokości tonu echa, są przekształcane na odpowiednie kolory, dzięki temu możemy np. dokładnie przyjrzeć się pracy serca, nawet u płodu.

Zjawisko Dopplera przyczyniło się również do odkrycia, że poza Układem Słonecznym istnieje wiele innych planet. Wszystko dzięki temu, że gdy wokół jednego ciała krąży drugie, to obie obracają się wokół środka masy ich układu. Analiza przesunięć linii widmowych tych ruchów gwiazd spoza naszej galaktyki, pozwoliła odkryć obecność innych planet.

*dźwięk wysoki- duża częstotliwość

dźwięk niski - mała częstotliwość

Zbadaniem tego zjawiska na powierzchni Ziemi zajął się Christoph Ballot w 1845 r. Przeprowadził

on wtedy nietypowe doświadczenie - sam jako obserwator siedział na peronie kolejowym, a grupę

muzyków, poprosił, by wsiadła do pociągu i cały czas grała jeden tylko ton. To co zauważył idealnie

zgadzało się z obliczeniami Dopplera. Mianowicie, ton dźwięku stawał się dla niego coraz niższy,

gdy pociąg się oddalał, a odwrotnie, gdy pociąg się przybliżał - słyszał wtedy coraz wyższy

ton dźwięku.

- emisja dźwięku polega na wysyłaniu przez źródło kolejnych fal w pewnych odstępach czasu

- odstępy te nie zmieniają się gdy ani źródło, ani obserwator się nie poruszają - wtedy

nie zachodzi efekt Dopplera

- odstępy między kolejnymi falami zmieniają się gdy źródło lub obserwator wzajemnie

się oddalają lub przybliżają – widać to na zdjęciu poniżej.

Natalia Kamińska 2R

Ultrasonografia dopplerowska jest szczególnie przydatna w diagnostyce wad serca i naczyń

krwionośnych.