Сторінка 1 з 11

Doppler effect 300x300 Эффект Доплера

Уявіть собі, що ви шофер машини «швидка допомога» і вам доводиться на великій швидкості їхати по заповненим машинами вулицями великого міста. Ви включаєте сирену, яка починає свій впертий рівний рев, і по дорозі до лікарні проїжджаєте повз юрби людей на тротуарах. Тепер уявіть собі, що ви один з натовпу на тротуарі. Ви стоїте біля переходу і чекаєте моменту, коли можна буде перейти вулицю. Але спочатку треба пропустити мчиться «швидку». Рев її сирени чути здалеку. Але дивна річ, чим ближче під’їжджає автомобіль з червоним хрестом, тим вище стає звук сирени. Коли машина починає віддалятися, те ж саме повторюється, але навпаки. У міру віддалення машини звук сирени стає все нижче і нижче, поки зовсім не зникне.

При цьому водій «швидкої» не помічає ніяких змін. Для нього якість звуку не змінюється. А ось сторонній спостерігач чує, як наростає висота звуку і як потім тональність у міру видалення падає. Звукові хвилі поширюються в повітрі так само, як морські хвилі по поверхні води.

Так що ж відбувається насправді. Хто правильно чує? Водій або пішохід? Чи змінюється тональність звучання сирени? Рацію обидва. Точніше, ніхто не помиляється: і водій і пішохід чують саме те, що вони і повинні чути. Різниця в сприйнятті відбувається з – за ефекту Доплера. Те, що ми чуємо як звук, це в дійсності хвилі, що поширюються в повітрі. Сирена змушує коливатися молекули повітря. Звукові хвилі поширюються в повітрі так само, як морські хвилі по поверхні води. Хвиля – це область розрідження, яка потім стає областю стискування. Процес повторюється багато разів на одну секунду і поширюється. Це і є звукова хвиля. Чим ближче знаходяться один до одного однакові ділянки хвиль, тим вище звук, тобто тим більше його частота.

У нашому випадку при наближенні «швидкої» хвилі звуку стають ближчими один до одного для пішохода, тому що швидкості переміщення машини і звуку складаються. Чим менше відстань між звуковими хвилями, тим вище частота і тим вище звуковий тон. При видаленні машини відстань між хвилями в міру віддалення стає все більше, тобто частота по статечно зменшується і звук стає нижче. Люди, що знаходяться в машині, і джерело звуку нерухомі відносно один одного. Тому ніяких змін тональності не відбувається. Щоб стали чутні зміни тональності, слухач і джерело звуку повинні переміщатися відносно один одного.

Ефект Доплера властивий не тільки звуковим хвилям.

Візьмемо для прикладу світлові хвилі. Якби на машині «швидка допомога» замість сирени був встановлений ліхтар жовтого кольору, то при зближенні з спостерігачем спектр ліхтаря зміщувався б в синю сторону, а при видаленні – у червону. При звичайних оточуючих нас явищах швидкості зсуву відносно невисокі, тому ми не помічаємо змін спектру світла. Але якщо б швидкість переміщення машини «швидка допомога» наближалася до швидкості світла або була б порівнянна з нею, то ми помітили б шукані зміни.

Частота – це кількість гребенів хвиль, що пройшли через певну точку протягом однієї секунди. Чим вище частота, тим вище тональність звуку або тим більше синім, стає світло.

Водій в цьому випадку бачив би постійно падаючий на дорогу жовте світло. Але рухома машина спресовується б хвилі перед собою і спостерігачі, нерухомі під час наближення до них джерела світла, бачили б зсув спектру світла в високочастотну синю сторону. У міру віддалення машини спостерігач б відзначив повернення кольору ліхтаря від синього до жовтого. Поступово цей колір перейшов би в червоний, зникаючи за обрієм.

Цікаві записи

Залиште коментар

*

Сторінка 1 з 11