Doppler-effekt

Dieser Artikel erklärt, was der Doppler-Effekt in der Physik ist. So finden Sie die Bedeutung des Doppler-Effekts, Beispiele für den Doppler-Effekt, seine Formel und reale Anwendungen des Doppler-Effekts.

Was ist der Doppler-Effekt?

Der Doppler-Effekt ist ein physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn sich Sender und Empfänger einer Welle relativ zueinander bewegen. Genauer gesagt besteht der Doppler-Effekt aus einer Änderung der scheinbaren Frequenz der Welle aufgrund der Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger.

Der Doppler-Effekt tritt beispielsweise auf, wenn ein Krankenwagen mit Sirenengeräusch vorwärtsfährt. Der Krankenwagen fährt vorwärts und macht ein Geräusch; Daher unterscheidet sich die wahrgenommene Frequenz aufgrund des Doppler-Effekts von der Frequenz der Schallwellen, die wir wahrnehmen würden, wenn der Krankenwagen stillsteht.

Wie Sie im folgenden Bild sehen können, hängt die wahrgenommene Frequenz der Welle von der Position des Empfängers relativ zum Krankenwagen ab. Der Krankenwagen bewegt sich von links nach rechts, daher wird die Welle in diese Richtung komprimiert. Links vom Krankenwagen ist die Frequenz niedrig und die Wellenlänge hoch, sodass ein leiser Ton wahrgenommen wird. Auf der rechten Seite des Krankenwagens ist die Frequenz hoch und die Wellenlänge klein, sodass ein hoher Ton zu hören ist.

Der Doppler-Effekt ist nach dem österreichischen Physiker Christian Andreas Doppler benannt, der dieses Phänomen im Jahr 1842 entdeckte. Später, im Jahr 1848, entdeckte der französische Physiker Hippolyte Fizeau unabhängig das gleiche Phänomen für elektromagnetische Wellen, weshalb es auch Doppler genannt wird Wirkung. -Fizeau.

Beispiele für den Doppler-Effekt

Nachdem wir nun wissen, was der Doppler-Effekt ist, schauen wir uns alltägliche Beispiele dieses physikalischen Phänomens an, um das Konzept besser zu verstehen.

Beispiele für den Doppler-Effekt:

1. Das Geräusch eines vorwärtsfahrenden Krankenwagens.
2. Ein Polizeiauto heult seine Sirene, während es jemanden verfolgt.
3. Ein Radfahrer fährt in Bewegung an einem Lautsprecher vorbei, der Musik spielt.
4. Das Geräusch, das ein Flugzeug macht, wenn es sich von einem Bodenarbeiter entfernt.
5. Ein Auto, das während der Fahrt hupt.

Doppler-Effekt-Formel

Der Doppler-Effekt besagt, dass die beobachtete Frequenz gleich der gesendeten Frequenz multipliziert mit der Summe aus der tatsächlichen Wellengeschwindigkeit plus der Empfängergeschwindigkeit geteilt durch die tatsächliche Wellengeschwindigkeit plus der Sendergeschwindigkeit ist.

Daher lautet die Formel für den Doppler-Effekt f=f ₀ (v+v _r )/(v+v _s ) :

Gold:

• 

  ist die beobachtete Frequenz.

• 

  ist die übertragene Frequenz.

• 

  ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen im Medium.

• 

  ist die Geschwindigkeit des Empfängers. Bewegt sich der Empfänger auf den Sender zu,

  

  ist positiv. Bewegt sich der Empfänger jedoch in die entgegengesetzte Richtung,

  

  ist negativ.

• 

  ist die Geschwindigkeit der Quelle. Wenn sich die Quelle vom Empfänger entfernt,

  

  ist positiv. Aber wenn die Quelle näher an den Empfänger kommt,

  

  ist negativ.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die beobachtete Frequenz zunimmt, wenn Quelle und Empfänger näher zusammenkommen. Wenn sich Quelle und Empfänger jedoch weiter voneinander entfernen, nimmt die beobachtete Frequenz ab.

Anwendungen des Doppler-Effekts

Der Doppler-Effekt hat mehrere wissenschaftliche Anwendungen, einige davon sehen Sie unten:

• Radar : Der Doppler-Effekt wird im Radar verwendet, um die Geschwindigkeit zu messen, mit der ein Auto fährt. Das Radar ist stationär und sendet eine Welle aus, die vom Auto reflektiert wird und mit einer etwas anderen Frequenz zum Radar zurückkehrt. Auf diese Weise können Sie die Geschwindigkeit eines Autos ermitteln und feststellen, ob es die Geschwindigkeitsbegrenzung überschreitet.
• Astrophysik : Der Doppler-Effekt ermöglicht es uns zu wissen, ob sich ein Stern von uns entfernt oder sich uns nähert. Die Frequenz eines Lichtstrahls hängt von der Farbe ab, mit der wir ihn wahrnehmen. Wenn sich also die Farbe, mit der wir einen Stern wahrnehmen, ändert, bedeutet dies, dass sich auch die wahrgenommene Frequenz ändert. Durch die Anwendung des Doppler-Effekts können wir also erkennen, ob sich der Stern weg oder näher bewegt.
• Echoradiographien : Wird Ultraschall in das Blut eingestrahlt, reflektieren die roten Blutkörperchen die Strahlen je nach Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegen, mit einer leicht unterschiedlichen Frequenz. Dank des Doppler-Effekts ist es somit möglich, die Geschwindigkeit des Blutflusses zu bestimmen und zu analysieren, ob im Körper eine Pathologie vorliegt.