يشرح هذا المقال ما هو تأثير دوبلر في الفيزياء. لذلك، ستجد معنى تأثير دوبلر، وأمثلة على تأثير دوبلر، وصيغته والتطبيقات الحقيقية لتأثير دوبلر.
ما هو تأثير دوبلر؟
تأثير دوبلر هو ظاهرة فيزيائية تحدث عندما يتحرك مرسل أو مستقبل الموجة بالنسبة لبعضها البعض. بتعبير أدق، يتكون تأثير دوبلر من تغير في التردد الظاهري للموجة بسبب الحركة النسبية بين المرسل والمستقبل.
على سبيل المثال، يحدث تأثير دوبلر عندما تتقدم سيارة الإسعاف للأمام مع انطلاق صفارات الإنذار. تتحرك سيارة الإسعاف للأمام وتصدر صوتًا؛ وبالتالي، وبسبب تأثير دوبلر، فإن التردد المدرك يختلف عن تردد الموجات الصوتية التي كنا سندركها إذا كانت سيارة الإسعاف ثابتة.
كما ترون في الصورة التالية، يعتمد التردد المدرك للموجة على موضع جهاز الاستقبال بالنسبة إلى سيارة الإسعاف. تتحرك سيارة الإسعاف من اليسار إلى اليمين، وبالتالي تنضغط الموجة في هذا الاتجاه. لذلك، على يسار سيارة الإسعاف، التردد منخفض والطول الموجي مرتفع، لذلك يتم إدراك صوت منخفض. بينما على يمين سيارة الإسعاف التردد مرتفع والطول الموجي صغير فيسمع صوت عالي الطبقة.
سُمي تأثير دوبلر على اسم عالم الفيزياء النمساوي كريستيان أندرياس دوبلر، الذي اكتشف هذه الظاهرة عام 1842. وفي وقت لاحق، في عام 1848، اكتشف الفيزيائي الفرنسي هيبوليت فيزو بشكل مستقل نفس الظاهرة بالنسبة للموجات الكهرومغناطيسية، ولهذا السبب يطلق عليها أيضًا اسم دوبلر. تأثير. – فيزو.
أمثلة على تأثير دوبلر
الآن بعد أن عرفنا ما هو تأثير دوبلر، دعونا نلقي نظرة على الأمثلة اليومية لهذه الظاهرة الفيزيائية لفهم المفهوم بشكل أفضل.
أمثلة على تأثير دوبلر:
- صوت سيارة إسعاف تتقدم للأمام.
- سيارة شرطة تطلق صفارات الإنذار أثناء مطاردة شخص ما.
- يمر راكب دراجة متحرك أمام مكبر الصوت وهو يعزف الموسيقى.
- الصوت الذي تصدره الطائرة عند الابتعاد عن العامل الأرضي.
- سيارة تطلق بوقها أثناء القيادة.
صيغة تأثير دوبلر
ينص تأثير دوبلر على أن التردد المرصود يساوي التردد المرسل مضروبًا في مجموع سرعة الموجة الفعلية بالإضافة إلى سرعة المستقبل مقسومًا على سرعة الموجة الفعلية بالإضافة إلى سرعة المرسل.
وبالتالي فإن صيغة تأثير دوبلر هي f=f 0 (v+v r )/(v+v s ) :
ذهب:
-
هو التردد الملاحظ.
-
هو التردد المرسل
-
هي سرعة انتشار الموجات في الوسط.
-
هي سرعة المتلقي. إذا تحرك المستقبل باتجاه المرسل
هو إيجابي. ولكن إذا تحرك المتلقي في الاتجاه المعاكس،
هو سلبي.
-
هي سرعة المصدر. إذا تحرك المصدر بعيدا عن جهاز الاستقبال
هو إيجابي. لكن إذا اقترب المصدر من المستقبل،
هو سلبي.
في الختام، يزداد التردد المرصود عندما يقترب المصدر والمستقبل من بعضهما البعض، ولكن إذا ابتعد المصدر والمستقبل أكثر، ينخفض التردد المرصود.
تطبيقات تأثير دوبلر
لتأثير دوبلر عدة تطبيقات علمية، يمكنك الاطلاع على بعضها فيما يلي:
- الرادار : يستخدم تأثير دوبلر في الرادار لقياس السرعة التي تسير بها السيارة. الرادار ثابت ويصدر موجة تنعكس عن السيارة وتعود إلى الرادار بتردد مختلف قليلاً. بهذه الطريقة يمكنك تحديد سرعة السيارة وما إذا كانت تتجاوز الحد الأقصى للسرعة.
- الفيزياء الفلكية : يتيح لنا تأثير دوبلر معرفة ما إذا كان النجم يتحرك بعيدًا عنا أو يقترب منا. يرتبط تردد شعاع الضوء باللون الذي ندركه به، فإذا تغير اللون الذي ندرك به النجم، فهذا يعني أن التردد المدرك يتغير أيضًا. لذلك، من خلال تطبيق تأثير دوبلر، يمكننا معرفة ما إذا كان النجم يتحرك بعيدًا أم يقترب.
- تخطيط صدى القلب : إذا انبعثت الموجات فوق الصوتية إلى الدم، فإن خلايا الدم الحمراء تعكس الأشعة بتردد مختلف قليلاً اعتمادًا على السرعة التي تتحرك بها. وبالتالي، بفضل تأثير دوبلر، من الممكن تحديد سرعة تدفق الدم وتحليل ما إذا كان الجسم يعاني من أي أمراض.