Doppler effect

In dit artikel wordt uitgelegd wat het Doppler-effect in de natuurkunde is. U vindt dus de betekenis van het Doppler-effect, voorbeelden van het Doppler-effect, de formule en echte toepassingen van het Doppler-effect.

Wat is het Dopplereffect?

Het Dopplereffect is een natuurkundig fenomeen dat optreedt wanneer de zender of ontvanger van een golf ten opzichte van elkaar beweegt. Preciezer gezegd bestaat het Doppler-effect uit een verandering in de schijnbare frequentie van de golf als gevolg van de relatieve beweging tussen de zender en de ontvanger.

Het Doppler-effect treedt bijvoorbeeld op wanneer een ambulance met luide sirene naar voren rijdt. De ambulance rijdt vooruit en maakt geluid; daarom verschilt de waargenomen frequentie, als gevolg van het Doppler-effect, van de frequentie van de geluidsgolven die we zouden waarnemen als de ambulance stilstond.

Zoals u in de volgende afbeelding kunt zien, hangt de waargenomen frequentie van de golf af van de positie van de ontvanger ten opzichte van de ambulance. De ambulance beweegt van links naar rechts, dus de golf wordt in die richting gecomprimeerd. Links van de ambulance is de frequentie dus laag en de golflengte hoog, waardoor een laag geluid wordt waargenomen. Terwijl je rechts van de ambulance zit, is de frequentie hoog en de golflengte klein, waardoor je een hoog geluid hoort.

Het Doppler-effect is vernoemd naar de Oostenrijkse natuurkundige Christian Andreas Doppler, die dit fenomeen in 1842 ontdekte. Later, in 1848, ontdekte de Franse natuurkundige Hippolyte Fizeau onafhankelijk hetzelfde fenomeen voor elektromagnetische golven. Dit wordt ook wel het Doppler-effect genoemd. effect. -Fizeau.

Voorbeelden van het Dopplereffect

Nu we weten wat het Doppler-effect is, laten we eens kijken naar alledaagse voorbeelden van dit fysieke fenomeen om het concept beter te begrijpen.

Voorbeelden van het Dopplereffect:

1. Het geluid van een ambulance die vooruit rijdt.
2. Een politieauto die zijn sirene laat loeien terwijl hij iemand achtervolgt.
3. Een rijdende fietser passeert een luidspreker die muziek afspeelt.
4. Het geluid dat een vliegtuig maakt als het wegrijdt van een grondwerker.
5. Een auto die toetert tijdens het rijden.

Doppler-effectformule

Het Doppler-effect stelt dat de waargenomen frequentie gelijk is aan de uitgezonden frequentie vermenigvuldigd met de som van de werkelijke golfsnelheid plus de ontvangersnelheid gedeeld door de werkelijke golfsnelheid plus de zendersnelheid.

Daarom is de formule voor het Doppler-effect f=f ₀ (v+v _r )/(v+v _s ) :

Goud:

• 

  is de waargenomen frequentie.

• 

  is de uitgezonden frequentie.

• 

  is de voortplantingssnelheid van golven in het medium.

• 

  is de snelheid van de ontvanger. Als de ontvanger naar de zender toe beweegt,

  

  is positief. Maar als de ontvanger in de tegenovergestelde richting beweegt,

  

  is negatief.

• 

  is de snelheid van de bron. Als de bron zich van de ontvanger verwijdert,

  

  is positief. Maar als de bron dichter bij de ontvanger komt,

  

  is negatief.

Concluderend kan worden gezegd dat de waargenomen frequentie toeneemt naarmate de bron en de ontvanger dichter bij elkaar komen. Als de bron en de ontvanger echter verder uit elkaar gaan, neemt de waargenomen frequentie af.

Toepassingen van het Dopplereffect

Het Dopplereffect heeft verschillende wetenschappelijke toepassingen, waarvan u er hieronder enkele kunt zien:

• Radar : Het Doppler-effect wordt in radar gebruikt om de snelheid te meten waarmee een auto rijdt. De radar staat stil en zendt een golf uit die door de auto wordt weerkaatst en met een iets andere frequentie naar de radar terugkeert. Zo kun je bepalen wat de snelheid van een auto is en of deze de snelheidslimiet overschrijdt.
• Astrofysica : Dankzij het Doppler-effect kunnen we weten of een ster van ons af beweegt of ons nadert. De frequentie van een lichtstraal hangt samen met de kleur waarmee we deze waarnemen, dus als de kleur waarmee we een ster waarnemen verandert, betekent dit dat de waargenomen frequentie ook verandert. Door het Doppler-effect toe te passen, kunnen we dus weten of de ster zich verder of dichterbij beweegt.
• Echoröntgenfoto’s : Als er echografie in het bloed wordt uitgezonden, reflecteren de rode bloedcellen de stralen met een iets andere frequentie, afhankelijk van de snelheid waarmee ze bewegen. Dankzij het Doppler-effect is het dus mogelijk om de snelheid van de bloedstroom te bepalen en te analyseren of het lichaam enige pathologie heeft.