Γιατί βιώνουμε το φαινόμενο Doppler

Όταν η πηγή και ο παρατηρητής κινούνται μεταξύ τους, η συχνότητα που παρατηρείται από τον παρατηρητή (fa) είναι διαφορετική από την πραγματική συχνότητα που παράγεται από την πηγή (f0). Αυτός είναι ο ορισμός του φαινομένου Doppler στη Φυσική. Εδώ, όταν η πηγή των κυμάτων κινείται προς τον παρατηρητή, θα έχουν μια μετατόπιση συχνότητας προς τα πάνω.

Όσο για τους παρατηρητές από τους οποίους η πηγή υποχωρεί. Αντίθετα, τα κύματα που εκπέμπονται από μια πηγή που ταξιδεύει μακριά από έναν παρατηρητή τεντώνονται. Η πτώση των σειρήνων των ασθενοφόρων καθώς περνούν και η αλλαγή στο κόκκινο φως είναι κοινά παραδείγματα του φαινομένου Doppler.

Στην αστρονομία, αυτή η πηγή μπορεί να είναι ένα αστέρι που εκπέμπει ηλεκτρομαγνητικά κύματα. από το πλεονέκτημά μας, το φαινόμενο Doppler εμφανίζεται καθώς το αστέρι περιφέρεται γύρω από το κέντρο μάζας του και κινείται προς ή μακριά από τη Γη. Αυτές οι μετατοπίσεις μήκους κύματος μπορούν να παρατηρηθούν ως απλές αλλαγές στο φάσμα του, τα χρώματα του ουράνιου τόξου που απελευθερώνονται στο φως. Όταν ένα αστέρι έρχεται προς το μέρος μας, τα μήκη κύματός του ισοπεδώνονται και το φάσμα του γίνεται ελαφρώς πιο μπλε. Όταν το αστέρι απομακρύνεται από εμάς, το φάσμα του φαίνεται ελαφρώς πιο κόκκινο.

Οι πλανητολόγοι χρησιμοποιούν ένα υψηλής επανάστασης όργανο που μοιάζει με πρίσμα, το φασματογράφο, για να παρακολουθήσουν τις μετατοπίσεις του κόκκινου και του μπλε με την πάροδο του χρόνου. Το φασματογράφο διαχωρίζει τα κύματα φωτός φόρτισης σε διαφορετικά χρώματα.

Σε κάθε εξωτερικό στρώμα του άστρου, ορισμένα άτομα απορροφούν φως σε συγκεκριμένα μήκη κύματος και αυτή η απορρόφηση εμφανίζεται ως σκοτεινές γραμμές στα διαφορετικά χρώματα του φάσματος του αστεριού που καταγράφονται από το φως που εκπέμπεται από το αστέρι. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν παραλλαγές σε αυτές τις γραμμές ως δείκτες συμμόρφωσης για να μετρήσουν το μέγεθος του φαινομένου Doppler.

Ο γενικός τύπος του φαινομένου Doppler είναι:

F =(c ±vr / c ±vs) fo

Πού, 

c =ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων στο μέσο;

vr =ταχύτητα του δέκτη σε σχέση με το μέσο, ​​+c εάν ο δέκτης κινείται προς την πηγή, -c εάν ο δέκτης απομακρύνεται.

vc =ταχύτητα της πηγής σε σχέση με το μέσο, ​​+c εάν η πηγή απομακρύνεται -c εάν η πηγή κινείται προς τον δέκτη.

Υπάρχει η κύρια εξίσωση του φαινομένου Doppler. Ωστόσο, αυτή η εξίσωση μπορεί να αλλάξει σε διαφορετικές καταστάσεις. Προσαρμόζεται ή τροποποιείται ανάλογα με τις ταχύτητες του παρατηρητή ή την πηγή του ήχου.

Γιατί παρατηρούμε το φαινόμενο Doppler;

Ο κύριος λόγος που βιώνουμε το φαινόμενο Doppler είναι η πηγή κύματος που κινείται προς τον παρατηρητή. Κάθε νέο κύμα κύματος που σχηματίζεται από την πηγή εκπέμπεται από μια τοποθεσία πιο κοντά στον παρατηρητή. Επομένως, καθώς η πηγή πλησιάζει, τα κύματα θα χρειάζονται πλέον λιγότερο χρόνο για να φτάσουν στον παρατηρητή ή ο χρόνος μεταξύ των αφίξεων των νέων κορυφών κυμάτων μειώνεται.

Αυτό προκαλεί περαιτέρω αύξηση της συχνότητας. Ομοίως, όταν η πηγή των κυμάτων απομακρύνεται, τα κύματα εκπέμπονται από μια πιο μακρινή τοποθεσία, αυξάνοντας έτσι τον χρόνο άφιξης μεταξύ κάθε νέου κύματος. Αυτό οδηγεί σε μείωση της συχνότητας.

Χρήσεις του φαινομένου doppler

• Αστρονομία
• Ραντάρ
• Σειρήνες
• Δορυφόροι 
• Ήχος
• Μέτρηση κραδασμών  
• Ιατρική απεικόνιση και διαχείριση ροής αίματος 

Συμπέρασμα 

Όλοι έχουμε βιώσει το φαινόμενο Doppler. Για παράδειγμα, αν στέκεστε σε μια γωνία του δρόμου και πλησιάζει ένα ασθενοφόρο με τη σειρήνα του να χτυπά, ο ήχος της σειρήνας κερδίζει σταθερά τον τόνο του καθώς πλησιάζει. Το φαινόμενο Doppler ορίζεται ως η αλλαγή στην παρατηρούμενη συχνότητα ενός κύματος όταν η πηγή του κύματος κινείται σε σχέση με τον παρατηρητή. Το φαινόμενο Doppler, το οποίο εμφανίζεται τόσο σε ηχητικά όσο και σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα—συμπεριλαμβανομένων των κυμάτων φωτός—έχει πολλές εφαρμογές.

Οι αστρονόμοι το χρησιμοποιούν, για παράδειγμα, για να μετρήσουν την κίνηση των αστεριών σε σχέση με τη Γη. Πιο κοντά, οι αρχές που σχετίζονται με το φαινόμενο Doppler βρίσκουν εφαρμογή στην τεχνολογία ραντάρ. Το ραντάρ Doppler παρέχει πληροφορίες σχετικά με τα καιρικά μοτίβα, αλλά μερικοί άνθρωποι το βιώνουν λιγότερο ευχάριστα:όταν ένας αστυνομικός το χρησιμοποιεί για να μετρήσει την ταχύτητα οδήγησης πριν γράψει ένα εισιτήριο.