이 기사에서는 물리학에서 도플러 효과가 무엇인지 설명합니다. 따라서 도플러 효과의 의미, 도플러 효과의 예, 공식 및 도플러 효과의 실제 응용을 찾을 수 있습니다.
도플러 효과란 무엇입니까?
도플러 효과는 파동의 송신기나 수신기가 서로 상대적으로 움직일 때 발생하는 물리적 현상입니다. 보다 정확하게는 도플러 효과는 송신기와 수신기 사이의 상대적인 움직임으로 인한 파동의 겉보기 주파수 변화로 구성됩니다.
예를 들어, 구급차가 사이렌을 울리며 앞으로 나아갈 때 도플러 효과가 발생합니다. 구급차가 소리를 내며 앞으로 나아갑니다. 따라서 도플러 효과로 인해 인지된 주파수는 구급차가 정지해 있을 때 인지되는 음파의 주파수와 다릅니다.
다음 이미지에서 볼 수 있듯이 인지된 파동의 주파수는 구급차에 대한 수신기의 위치에 따라 달라집니다. 구급차가 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이기 때문에 파도가 그 방향으로 압축됩니다. 그래서 구급차 왼쪽에는 주파수가 낮고 파장이 높기 때문에 낮은 소리가 들리게 됩니다. 구급차 오른쪽에서는 주파수가 높고 파장이 작아서 고음의 소리가 들립니다.
도플러 효과는 1842년에 이 현상을 발견한 오스트리아의 물리학자 크리스티앙 안드레아스 도플러의 이름을 따서 명명되었습니다. 이후 1848년에 프랑스의 물리학자 이폴리트 피조(Hippolyte Fizeau)가 전자파에 대해서도 동일한 현상을 독자적으로 발견했기 때문에 도플러 효과라고도 합니다. 효과. -피조.
도플러 효과의 예
이제 도플러 효과가 무엇인지 알았으니 개념을 더 잘 이해하기 위해 이 물리적 현상의 일상적인 예를 살펴보겠습니다.
도플러 효과의 예:
- 구급차가 앞으로 나아가는 소리.
- 사이렌을 울리며 누군가를 쫓는 경찰차.
- 음악이 흐르는 스피커 앞을 자전거 타는 사람이 지나가고 있습니다.
- 비행기가 지상 작업자로부터 멀어질 때 나는 소리입니다.
- 운전 중에 경적을 울리는 자동차.
도플러 효과 공식
도플러 효과는 관측된 주파수가 전송된 주파수에 실제 파동 속도와 수신기 속도를 더한 값을 실제 파동 속도와 송신기 속도를 더한 값으로 나눈 값과 같다는 것을 나타냅니다.
따라서 도플러 효과의 공식은 f=f 0 (v+v r )/(v+v s ) 입니다 .
금:
-
관찰된 빈도입니다.
-
전송된 주파수입니다.
-
매질에서 파동이 전파되는 속도입니다.
-
수신기의 속도입니다. 수신자가 송신자를 향해 이동하면
긍정적이다. 하지만 수신기가 반대 방향으로 움직이면
부정적이다.
-
소스의 속도입니다. 소스가 수신기에서 멀어지면
긍정적이다. 하지만 소스가 수신기에 가까워지면
부정적이다.
결론적으로, 음원과 수신기가 가까워지면 관측 주파수가 증가하고, 음원과 수신기가 멀어지면 관측 주파수가 감소합니다.
도플러 효과의 응용
도플러 효과에는 여러 가지 과학적 응용이 있으며 아래에서 그 중 일부를 볼 수 있습니다.
- 레이더 : 도플러 효과는 레이더에서 자동차가 이동하는 속도를 측정하는 데 사용됩니다. 레이더는 고정되어 있으며 차량에서 반사되어 약간 다른 주파수로 레이더로 돌아오는 파동을 방출합니다. 이렇게 하면 자동차의 속도와 속도 제한을 초과하는지 여부를 확인할 수 있습니다.
- 천체물리학 : 도플러 효과를 통해 별이 우리에게서 멀어지는지, 다가오는지 알 수 있습니다. 광선의 주파수는 우리가 그것을 인식하는 색상과 관련이 있습니다. 따라서 우리가 별을 인식하는 색상이 변하면 인식되는 주파수도 변한다는 의미입니다. 따라서 도플러 효과를 적용하면 별이 멀어지는지, 가까워지는지 알 수 있습니다.
- 초음파검사 : 초음파가 혈액 속으로 방출되면 적혈구는 움직이는 속도에 따라 약간 다른 주파수로 광선을 반사합니다. 따라서 도플러 효과 덕분에 혈류 속도를 확인하고 신체에 병리가 있는지 분석하는 것이 가능합니다.