Доплер эффектісі

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ және ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

БӨЖ

Оқу пәні : «Физика»

Тақырыбы : «Доплер эффектісі. »

Шифр, мамандық : 5В072000, «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы»

Орындаған : ХН-401 тобы, Жұмабеков А.

Тексерген : Абдуахитова О. Т.

Семей, 2015

Жоспар:

Кіріспе

1. Доплер эффектісінің ашылу тарихы

2. Негізгі бөлім

Тәжірибелік зерттеулер.
Доплер эффектісінің мәні

Математикалық сипаттамасы

Релятивистік Доплер эффектісі

3. Қорытынды

Кіріспе

Кристиан Доплер -(1803-1853) австриялық физик және астроном, Вена Ғылым Академиясының мүшесі(1848ж), Венада және Зальцбургта білім алған. 1847 жылдан бастап, Хемництағы Тау-кен академиясының профессоры, 1850 жылдан бастап Венадағы Политехникалық институтпен университеттің профессоры. Негізгі еңбектері жарықтың абберациясына, микроскоп пен оптикалық дальнометрдің теориясына, түстердің теориясы және т. б. арналған. 1842 жылы бақылаушы қабылайтын тербелу жиілігінің бақылушы қозғалысының жылдамдығы мен бағытының тербелу көзіне қатысты тәуелділік теориясын негіздеді.

Допплер эффекті бақылаушы қабылдайтын толқын жиілігінің сол тербеліс көзінің қозғалу жылдамдығына қарай өзгеруі. Мысалы, дыбыс(электромагниттік тербеліс) көзі бақылаушыға жақындаса, онда бақылау орнында жиіліктің артатыны, бақылаушыдан алыстаса, жиіліктің кемитіні байқалады. ұшу жылдамдығын, астрономиядаи жұлдыздар мен тұмандықтардың радиалды қозғалыс жылдамдығын анықтау үшін пайдаланылады. Жұлдыздар қозғалысында бұл құбылыс көбінесе жарықтың қызаруы және көгеруі арқылы көрінеді. Алыстаған жұлдыздың жарығы қызара түседі, ал жақындап келе жатқан жұлдыздың жарығы көгере түседі.

1. Ашылу тарихы

Доплер судағы толқындарды бақылай отырып, бұндай құбылыстар ауада басқада толқындармен болады деп жорамалдады. Толқындық теорияның негізін қалағанда, 1842 жылы ол бақылаушыға жарық көзінің жақындауы бақыланған жиілікті арттырады, ал алыстауы кемітеді деп есептеді. Доплер қабылаушы қабылдайтын, дыбыстық және жарықтық тербелістердің жиілігінің бақылушы қозғалысының жылдамдығы мен бағытының тербелу көзіне қатысты тәуелділік теориясын негізін қалады. Бұл құбылыс оның құрметіне Доплер эффектісі деп аталды.

Доплер бұл қағиданы астрономияды қолданды және оптикалық және акустикалық құбылыстар арасында қатысты зерттеу жүргізді. Ол барлық жұлдыздар ақ түс таратады бірақ түс олардың жерге немесе жерден қозғалысына байланысты өзгереді деп жорамалдады. Бірақ түстің өзгеруін ол уақыттардағы құрылғымен бақылу мүмкін емес болатын. Спектральді анализдің ашылуы ғана Доплер эффектісінің оптикада тексерілуіне мүмкіндік берді.

Негізгі бөлім

2. 1 Тәжірибелік зерттеулер

1845 жылы голланд метеорологі Христофер Бейс-Баллот, Утрехт пен Амстердам арасындағы темір жолындағы дыбыс үшін Доплер эффектін дәлелдеді. Сол уақыттардағы барынша жоғары жылдамдық деп есептелетін 40 миль/сағ(км/сағ) жылдамдықпен қозғалатын локомотив, трубалық тобымен қоса ашық вогондарды сүйреді. Боллот вогонның қозғалысының жақындау және алыстау мерзіміндегі ноталар өзгерісін тыңдады. Сол жылы Доплер турбалы екі локомотивті қолдана отырып тәжірибе жүргізген болатын. Олардың біреуі станциядан қозғалып кетті, ал екіншісі қозғалмай орынында тұрды. Ол оркестрлер бір нотаны ойнағанда диссонанста болады деп бекітті. 1846 жылы ол өзінің теориясының қайтадан қаралған нұсқасын ұсынды. Бұл жолы ол қозғалыс көзінінің де, бақылаушының да қозғалысын ескерді. Кейінірек 1848 жылы француз физигі Арман Физо Доплердің жұмысын, оның теориясын жарыққа да (аспан жарықтары спектрлеріндегі сызықтар араласуыны есептеді) қолдана отырып, жалпылады. 1860 жылы Эрнст Мах жұлдыздың өзіне қатысты жұлдыз спектрлеріндегі жұтылу сызықтарындағы Доплер эффектісін бар екендігін дәлелдеді.

2. 2 Құбылыстың мәні

Доплер эффектісі тәжірибеде бақылаушының қасынан сиренасы қосылған машина өткенде оңай бақыланады. Егер сирена белгілі бір дыбыс шығарады деп есептесек, және ол дыбыс өзгермейді. Машина бақылаушыға қатысты қозғалыссыз болса, онда бақылаушы сирена беріп тұрған дыбысты ғана естиді. Ал егер машина бақылаушыға жақындайтын болса, дыбыстық толқын ұзындықтарының жиілігі артады және бақылаушы шындығында сирена шығарып тұрған дыбыстан да жоғары дыбыс естиді. Машина бақылаушының қасынан өткенде, бақылаушы сирена шығарып тұрған негізгі дыбысты естиді. Ал машина арықарай өтіп кетіп және алыстай түскен сайын, толқын ұзындығы жиілігінің азайғандығы салдарынан, барынша төменірек дыбысты естиді.

1- сурет.

Қандай да бір ортада таралатын толық үшін (мысалы, дыбыс) осы ортаға қатысты толқын көзінің де, қабылдағыштың да қозғалысын назарға алу керек. Таралуы үшін ешқандай ортаны қажет етпейтін электромагиттік толқындар үшін (мысалы, жарық) ваккумда толқын көзінің қозғалысының қабылдағышқа қатысты жылдамдығы ғана маңызды.

Сонымен қатар, ортада реятивті жылдамдығы бар зарядталған бөлшектердің бар болуы да маңызды. Бұл жағдайда, зертханалық жүйеде Доплер эффектісіне тікелей қатысы бар черенковсий сәулеленуі тіркеледі.

2. 3 Математикалық сипаттамасы

Егер толқын көзі ортаға қатысты қозғалатын болса, онда толқын сызықтары арсындағы арақашықтық қозғалыстың жылдамдығымен бағытына тәуелді. Егер толқын көзі қабылдағышқа қарай бағытталатын болса, яғни, өзі шығаратын толқынды қуып жететін болса, онда толқын ұзындығы азаяды, өзі шығаратын толқыннан қалып қойса-толқын ұзындығы артады:

(1)

мұнда, ω ₀ -толқын көзі, толқынды шығаратын бұрыштық жиілік, с-ортадағы толқынның таралу жылдамдығы, υ-ортаға қатысты толқын көзінің жылдамдығы.

Қозалыссыз тұрған қабылдағыштың тіркеу жиілігі

(2)

Сәйкесінше егер қабылдағыш толқынға қарсы қозғалатын болса, ол толқын сызықтарын жиірек және керісінше тіркейді:

(3)

мұндағы, ս-ортаға қатысты қабылдағыштың жылдамдығы.

Екінші формуладағы ω ₀ орнына (1) ω жиілік мәнін қойып, жалпы жағдай үшін келесі формуланы қоямыз:

2. 4 Релятивистік Доплер эффекті

Вакуумда электромагниттік толқындардың таралу, жиілік үшін формуланы қатыстықтылықтың арнайы теориялық теңдеуінен шығарады. Электромагниттік толқындардың таралуына материалдық ортаны қажет етпейтіндіктен, бақылаушы мен толқын көзінің қатысты жылдамдығын ғана қарастыруға болады.

Мұнда, с-жарық жылдамдығы, υ- қабылдағышқа қатысты толқын көзінің жылдамдығы, Ɵ-қабылдағыштың санау жүйесіндегі толқын көзіне бағыттау мен жылдамдық векторы арасындағы бұрыш. Егер толқын көзі бақылаушыдан біртіндеп алыстайтын болса, онда Ɵ=0, егер жақындайтын болса, онда Ɵ=π.

Релятивистік Доплер эффектісі екі себепке байланысты:

- жиіліктің бақылаушы мен толқын көзінінің қатысты жылдамдығы кезінде классикалық өзгеруі;

- уақыттың релятивистік баяулауы.

Доплер эффектісін бақылау

Құбылыс кез келген толқындар және бөлшектер ағынына тән болғандықтан, оны дыбыстар үшін бақылау өте жеңіл. Дыбыстық тербелістер жиілігі дыбыстың үдемелілігі ретінде қабылданады. Ол үшін жылдам қозғалатын автомобиль немесе пойыздың дыбыс шығара отырып, мысалы, сирена немесе жай дыбыстық сигнал қасыңыздан өткенін күтіңіз. Автокөлік жақындаған сәтте дыбыс үдемелілігі жоғары болады, сосын көлік дәл қасыңызға келген сәтте бірден төмендейді және ары қарай өтіп кеткен сәтте автокөлік сигналы барынша төмен нотада естіледі.

2-сурет.

Тұрған орнын қозғалтпайтын микрофон, солға қозғалып келе жатқан милиция машиналарының сиренасы шығарып тұрған дыбысты жазады. Төменгі жағынан микрофон қабылдап тұрған екі дыбыстың әрқайсысының жиілігін көруге болады.

Қорытынды:

Қолданылуы

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.