Ձայնային ալիքների դոպլերային էֆեկտը

Ձայնային ալիքների դոպլերային էֆեկտը

Դոպլերի էֆեկտը միջոց է, որի միջոցով ալիքի հատկությունները (մասնավորապես ՝ հաճախականությունները) ազդում են աղբյուրի կամ ունկնդրի շարժման վրա: Պատկերը դեպի աջ ցույց է տալիս, թե ինչպես շարժվող աղբյուրը կարող է աղավաղել դրանից եկող ալիքները `պայմանավորված Դոպլերի էֆեկտով (հայտնի է նաև որպես Դոպլերի հերթափոխ).

Եթե ​​երբևէ սպասել եք երկաթուղու հատման կետին և լսել գնացքի սուլիչը, հավանաբար նկատել եք, որ սուլիչի գագաթը փոխվում է, քանի որ այն շարժվում է ձեր դիրքի համեմատ: Նմանապես, ծովահենների գագաթը փոխվում է, երբ մոտենում է, և այնուհետև անցնում է ձեզ ճանապարհին:

Դոպլերի էֆեկտը հաշվարկելը

Դիտարկենք մի իրավիճակ, երբ միջնորդությունը կողմնորոշված ​​է ունկնդիր L- ի և S- ի աղբյուրի միջև ընկած տողում, ունկնդիրից դեպի աղբյուրը ուղղությունը որպես դրական ուղղություն: Արագությունները vԼ և vՍ լսողի և աղբյուրի արագություններն են ալիքի միջոցի համեմատ (այս դեպքում օդը, որը համարվում է հանգստի): Ձայնային ալիքի արագությունը, v, միշտ համարվում է դրական:

Կիրառելով այս միջնորդությունները և բաց թողնելով բոլոր խառնաշփոթ ածանցումները, մենք ստանում ենք լսողի լսած հաճախականությունը (զԼ) աղբյուրի հաճախության առումով (զՍ):

զԼ = (v + vԼ)/(v + vՍ) զՍ

Եթե ​​ունկնդիրը հանգստանում է, ապա vԼ = 0.
Եթե ​​աղբյուրը հանգստանում է, ապա vՍ = 0.
Սա նշանակում է, որ եթե ոչ աղբյուրը և ոչ ունկնդիրը չեն շարժվում, ապա զԼ = զՍ, ինչը հենց այն է, ինչ կարելի էր ակնկալել:

Եթե ​​ունկնդիրը շարժվում է դեպի աղբյուրը, ապա vԼ > 0, թեև եթե այն հեռու է աղբյուրից, ապա vԼ < 0.

Այլապես, եթե աղբյուրը շարժվում է դեպի ունկնդիր, շարժումը գտնվում է բացասական ուղղությամբ, այնպես որ vՍ <0, բայց եթե աղբյուրը հեռանում է ունկնդիրից, ապա vՍ > 0.

Դոպլերային էֆեկտ և այլ ալիքներ

Դոպլերի էֆեկտը սկզբունքորեն ֆիզիկական ալիքների պահվածքի սեփականությունն է, ուստի հիմք չկա հավատալ, որ այն վերաբերում է միայն ձայնային ալիքներին: Իրոք, ցանկացած ալիք կարծես ցույց էր տալիս Դոպլերի էֆեկտը:

Այս նույն հայեցակարգը կարող է կիրառվել ոչ միայն թեթև ալիքների համար: Սա լույսը տեղափոխում է լույսի էլեկտրամագնիսական սպեկտրի երկայնքով (ինչպես տեսանելի լույս, այնպես էլ դրա սահմաններից դուրս) ՝ ստեղծելով լույսի ալիքների Դոպլեր հերթափոխ, որը կոչվում է կա՛մ redshift, կա՛մ blueshift ՝ կախված նրանից, թե աղբյուրը և դիտորդը ինչպե՞ս են հեռու միմյանցից, թե `դեպի յուրաքանչյուրը: այլ 1927 թ.-ին աստղագետ Էդվին Հաբլը նկատեց հեռավոր գալակտիկաների լույսը այնպիսի եղանակով, որը համընկնում էր Դոպլերի հերթափոխի կանխատեսումներին և կարողացավ օգտագործել դա կանխատեսելու արագությունը, որով նրանք հեռանում էին Երկրից: Պարզվեց, որ, ընդհանուր առմամբ, հեռավոր գալակտիկաները ավելի արագ էին հեռանում Երկրից, քան մոտակա գալակտիկաները: Այս հայտնագործությունը օգնեց աստղագետներին և ֆիզիկոսներին (ներառյալ Ալբերտ Էյնշտեյնին) համոզել, որ տիեզերքն իրականում ընդլայնվում է ՝ փոխարենը ստատիկ մնալով հավերժության համար, և, ի վերջո, այդ դիտարկումները հանգեցրին մեծ բանգի տեսության զարգացմանը: