Efectul Doppler

download Efectul Doppler

If you can't read please download the document

description

Efectul Doppler

Transcript of Efectul Doppler

Efectul DoppleUnda emis de o surs de oscilaii se propag de la surs pn la receptorul care o detecteaz. Prin detectarea undei se nelege msurarea unei anumite mrimi caracteristice ei, de exemplu, frecvena undei. Dac sursa i receptorul sunt n repaus unul faa de celalalt, frecvena undei msurat de receptor este egal cu frecvena undei emis de surs. Aa se ntmpl att cu undele sonore ct i cu cele luminoase. Dac ns sursa de oscilaii este n micare faa de receptor, frecvena undei msurat de receptor difer de aceea a undei emis de sursa de oscilaii. Acest fapt care se observ cnd sursa i receptorul sunt n micare unul fa de cellalt, se numete efectul Doppler; acest efect este foarte important att n tiin ct i n tehnic.Explicaia efectului Doppler se va face folosind figura 1. care red undele sferice ce izvorsc din sursa de oscilaii S. Dac sursa se mic, de exemplu din S in S, undele sferice emise succesiv, se apropie unele de altele in sensul de micare al sursei. Distana dintre suprafeele sferice de egala faz reprezint lungimea de und; se observ astfel c la receptorul R staionar, ajung n unitatea de timp, unde cu suprafeele sferice mai apropiate ntre ele n comparaie cu situaia n care sursa ar fi n repaus fa de receptor. ntruct suprafeele de egal faz sunt aparent mai apropiate, lungimea de unda aparenta la este mai mica i deci frecvena undelor msurat de receptor este n acest caz mai mare. Dac sursa este staionar, iar receptorul se deplaseaz ctre sursa S, ca n figura 2., acesta ntlnete n unitatea de timp mai multe unde sferice, dect dac receptorul ar fi fost fix i undele ar fi ajuns la el. Ca urmare receptorul n micare ctre surs detecteaz o frecvena mai mare.n consecin, frecvena detectat de receptor crete dac micarea relativ a sursei fa de receptor, receptorul fiind n poziia R in figura1., printr-un raionament analog cu acela fcut mai nainte, se ajunge la concluzia c frecvena msurat de receptor scade. Dac sursa st pe loc iar receptorul R se deplaseaz, n situaia figurii 2, de la dreapta spre stnga, deprtndu-se de surs, undele sferice ajung la receptor mai rar in timp, dect dac receptorul ar fi fost n repaus i deci acesta detecteaz o frecvena mai mic. Prin urmare, frecvena detectat scade, daca micarea relativ a sursei fa de receptor i deprteaz pe unul de cellalt.Pentru a exprima cantitativ modificarea frecvenei n efectul Doppler se noteaz cu u viteza de deplasare a sursei S fa de receptor, cu nS frecvena undelor emise de surs si cu nR frecvena undelor msurate de receptor. Undele studiate se propag cu viteza v in mediul n care se gsesc sursa i receptorul; aceast vitez fiind o caracteristic a mediului respectiv nu este afectat de micarea sursei sau a receptorului.n timpul t sursa emite nS*t i, dac sursa ar fi fix, aceste unde ar parcurge distana v*t. Lungimea de und se obine ca raportul intre distana v*t parcurs si numrul de unde care acoper aceast distana adicRelaia obinut este binecunoscut, dar ea a fost stabilit printr-un raionament nou care va fi folosit n cazul n care exist micarea sursei sau a receptorului.Dac sursa se deplaseaz ctre receptor cele nS*t unde emise de sursa se vor rspndi ntr-un spaiu mai mic dect v*t, deoarece n timpul t sursa nsi s-a deplasat cu distana u*t. Aceasta nseamn c numrul de unde nS*t emise de surs n timpul t se vor gsi n spaiul v*t-u*t , iar lungimea de und aparent, definit ca raportul ntre spaiul v*t-u*t si numrul de unde nS*t esteFrecvena corespunztoare lungimii de und la este frecvena msurat de receptor nR.Dac sursa se deprteaz de receptor, numrul de unde nS*t se ntind pe distana v*t+u*t; lungimea de und aparent este n acest caz la =(v+u)/ nS. Adoptnd convenia c u este pozitiv pentru micarea sursei ctre receptor i negativ cnd sursa se ndeprteaz de receptor, relaia (1) este aplicabil i n acest caz.Presupunnd apoi c receptorul se mic spre surs cu viteza u, viteza sa relativ fa de unde este v+u, iar numrul de unde pe care receptorul le ntlnete n timpul t este (v+u)t/la n care la=v/nS. Frecvena msurat de receptor esteDac receptorul se deprteaz de surs, la el ajung mai puine unde n timpul t, (v-u)t/la, i deci frecvena msurata de receptor va fi (v-u)la. Convenia ca u s fie pozitiv cnd receptorul se apropie de sursa si negativ cnd se deprteaz de surs, face ca relaia (2) s se aplice i n acest caz.n cazul n care att sursa ct si receptorul sunt n micare unul fa de altul, relaia general estecare se reduce la (1) pentru u=0 (R staionar) i la (2) pentru u=0 (S staionar). n rezumat frecvena msurat crete nR>nS, la apropierea relativ, adic fie pentru u>0 fie pentru u>0 i frecvena msurat scade, nR