Περιορισμοί του φαινομένου Doppler

Τι είναι το φαινόμενο Doppler;

Ο Κρίστιαν Ντόπλερ, ένας Αυστριακός φυσικός, διέδωσε για πρώτη φορά το φαινόμενο Ντόπλερ. Διαπίστωσε ότι οι διακυμάνσεις μεταξύ της πηγής και των συμμετεχόντων ανίχνευσης επηρεάζουν τη συχνότητα του φωτός και του ήχου.

Στη φυσική, το φαινόμενο doppler εξηγεί όλα τα είδη κυμάτων. Σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο, η συχνότητα των κυμάτων, όπως τα ηχητικά κύματα, αυξάνεται όταν η πηγή και ο συμμετέχων πλησιάζουν. Στην αντίστροφη κατάσταση, η συχνότητα των κυμάτων θα μειωνόταν όταν μεγαλώσει η απόσταση μεταξύ της πηγής και του συμμετέχοντος.

Για παράδειγμα, φανταστείτε τον εαυτό σας στο δωμάτιό σας. Μπορείτε να ακούσετε κάποιες φωνές έξω από αυτό, αλλά δεν μπορείτε να αποκρυπτογραφήσετε ακριβώς τι λέγεται. Εδώ μειώνεται η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων. Λόγω της αυξανόμενης απόστασης μεταξύ της πηγής της φωνής και του ακροατή, οι λέξεις που λέγονται είναι ασαφείς, όπως εξηγείται από το φαινόμενο doppler.

Μόλις ανοίξετε την πόρτα και πλησιάσετε τις φωνές, μπορείτε να ακούσετε ένα άτομο να μιλάει. Σε αυτήν την κατάσταση, η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων έχει αυξηθεί. Αυτό οφείλεται στη μειωμένη απόσταση μεταξύ της πηγής της φωνής και του ακροατή. Όπως γίνεται κατανοητό το φαινόμενο Doppler, οι λέξεις που λέγονται γίνονται πιο ξεκάθαρες με μειωμένη απόσταση.

Το φαινόμενο doppler ή η μετατόπιση εμπλέκεται για οποιοδήποτε κύμα. Αυτό περιλαμβάνει νερό, φως, ήχο και άλλα. Αυτά ταξινομούνται περαιτέρω σε δύο κύριους τύπους:

•  Διαμήκη κύματα
•  Εγκάρσια κύματα.

Εφαρμογές του φαινομένου Doppler:

Στην πρακτική καθημερινή ζωή, το φαινόμενο doppler έχει διάφορες εφαρμογές. Μπορείτε να το παρατηρήσετε στην πιο απλή δραστηριότητα που κάνετε. Μπορεί να είναι τόσο συνηθισμένο όσο να λέτε το όνομα του κατοικίδιου ζώου σας στο σπίτι. Παρακάτω δίνονται μερικές από τις επιπτώσεις του φαινομένου doppler:

• Το φαινόμενο Doppler χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ταχύτητας του υγρού. Αυτό εκτελείται μέσω διαφόρων οργάνων όπως το Ταχύμετρο Laser Doppler.
• Χρησιμοποιείται επίσης για την κατανόηση της έντασης και της συχνότητας των κραδασμών μέσω διαφόρων gadget και εξοπλισμού.
• Ηχητικά ηχεία κάνουν χρήση του φαινομένου doppler. Διάφορα άλλα όργανα παραγωγής ήχου και gadget μετρούν τις συχνότητες μέσω του φαινομένου Doppler.
• Όργανα εφέ Doppler είναι εγκατεστημένα στο ραντάρ. Το ραντάρ χρησιμοποιείται για να υποδείξει τον προειδοποιητικό ήχο για να απεικονίσει την εγγύτητα των πηγών κινδύνου.
• Το φαινόμενο Doppler εφαρμόζεται σε ιατρικό εξοπλισμό. Το φαινόμενο doppler έχει διάφορες χρήσεις, από το ηχοκαρδιογράφημα μέχρι το μηχάνημα υπερήχων.
• Στον τομέα της αεροδιαστημικής, το φαινόμενο doppler χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ταχύτητας των αεροπλάνων, των drones και άλλων.
• Στην αστρονομία, το φαινόμενο doppler χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ταχύτητας των ουράνιων σωμάτων που κινούνται προς τη Γη.

Περιορισμοί του φαινομένου Doppler

Οι περιορισμοί του φαινομένου Doppler υποδηλώνουν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορεί να μην ισχύει ή θα έρχεται σε αντίθεση με τη θεμελιώδη αρχή του. Παρακάτω αναφέρονται ορισμένα σημεία που τονίζουν τους περιορισμούς του φαινομένου Doppler: 

• Το φαινόμενο Doppler θα λάβει χώρα μόνο όταν η ταχύτητα του κύματος πηγής είναι μικρότερη από την ταχύτητα του κύματος. Για παράδειγμα, το φαινόμενο doppler θα λάβει χώρα μόνο εάν η ταχύτητα του ήχου της πηγής είναι μικρότερη από την ταχύτητα του ήχου.
• Η ταχύτητα με την οποία ο ακροατής ανιχνεύει τον ήχο πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή του κύματος.
• Εάν η ταχύτητα του ήχου της πηγής είναι καθόλου μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, εμφανίζονται κρουστικά κύματα. Αυτό ωθεί τα μπροστινά κύματα να αποσυναρμολογηθούν ή να αποπροσανατολιστούν.
• Εάν τα μπροστινά κύματα αποσυναρμολογηθούν ή αποπροσανατολιστούν λόγω των κρουστικών κυμάτων, η διακύμανση στη συχνότητα δεν μπορεί να αναγνωριστεί.
• Φαινόμενα Doppler λαμβάνουν χώρα μόνο στην αντίφαση μεταξύ πηγής και ανιχνευτή. Εάν η πηγή και ο ανιχνευτής κινούνται στην ίδια απόσταση, το φαινόμενο doppler δεν εμφανίζεται.

Συμπέρασμα

Το φαινόμενο Doppler είναι αρκετά εμφανές στην καθημερινή μας ζωή. Καθορίζει τη συχνότητα των κυμάτων που επηρεάζονται από τις διακυμάνσεις της απόστασης. Επιπλέον, το φαινόμενο Doppler έχει εφαρμογές και περιορισμούς.

Ο Christian Doppler παρουσίασε για πρώτη φορά το φαινόμενο Doppler, θεωρώντας ότι τα κύματα ήχου και φωτός αλλάζουν συχνότητα. Οι διακυμάνσεις επηρεάζουν αυτήν την αλλαγή στην απόσταση μεταξύ της κύριας πηγής και του ανιχνευθέντος συμμετέχοντος.

Υπάρχουν πολλές εφαρμογές του φαινομένου doppler. Χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς όπως η αστρονομία, η ιατρική και άλλοι. Το εφέ χρησιμοποιείται επίσης για τον εντοπισμό της ταχύτητας, της απόστασης και της συχνότητας διαφόρων φατριών σε διαφορετικά πεδία εργασίας.

Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένοι περιορισμοί στο φαινόμενο doppler. Αυτά συζητούνται καλά στις προαναφερθείσες πληροφορίες.