Phénomène Doppler. Recherche basique. L'effet Doppler, ses recherches et son importance pour la science

effet Doppler- un changement de fréquence et, par conséquent, de longueur d'onde du rayonnement, perçu par l'observateur, dû au mouvement de la source de rayonnement ou au mouvement de l'observateur.

Figure 1. Changement de longueur d'onde provoqué par le mouvement de la source

Pour les ondes se propageant dans un milieu, tel que les ondes sonores, l'effet dépend de la vitesse de l'observateur et de la source par rapport au milieu dans lequel les ondes se propagent. Ainsi, l'effet Doppler net peut résulter du mouvement de la source, du mouvement de l'observateur ou du mouvement du milieu. Chacun de ces effets est analysé séparément.

En physique classique, où les vitesses de la source et du récepteur par rapport au milieu sont inférieures à la vitesse des ondes dans le milieu, la relation entre la fréquence observée et la fréquence source est déterminée par la formule :

$(\rm c-\ )$ est la vitesse des vagues dans le milieu ;

$((\rm v))_((\rm r))(\rm -)(\rm \ )$est la vitesse relative du récepteur ;

$((\rm v))_((\rm s))(\rm -)$ vitesse relative de la source.

La formule ci-dessus suppose que la source s'approche ou s'éloigne directement de l'observateur.

Si la vitesse, $v_s\ $et $v_r\ $sont faibles par rapport à la vitesse de l'onde, la relation entre la fréquence observée et la source de la fréquence peut s'écrire :

$\Delta v=v_r-v_s-$ est la vitesse du récepteur par rapport à la source : elle est positive lorsque la source et le récepteur se rapprochent.

Figure 2. Effet Doppler observé dans l'écoulement de l'eau autour d'un cygne

Application de l'effet Doppler

L'effet Doppler pour les ondes électromagnétiques telles que la lumière a grande importance en astronomie et donne lieu à ce qu'on appelle le redshift ou le blueshift. Il a été utilisé pour mesurer la vitesse à laquelle les étoiles et les galaxies s'approchent ou s'éloignent de nous ; c'est-à-dire leurs vitesses radiales.

Une vitesse radiale positive indique que l'étoile s'éloigne du Soleil ; une vitesse radiale négative indique qu'elle s'en approche.

Radar

L'effet Doppler est utilisé dans certains types de radar pour mesurer la vitesse des objets détectés. Dans le radar, un faisceau est tiré sur une cible en mouvement – ​​comme une voiture, car la police utilise le radar pour enregistrer la vitesse des automobilistes – à mesure qu'ils s'approchent ou s'éloignent du radar.

Imagerie médicale et mesure du débit sanguin

Un échocardiogramme peut, dans certaines limites, produire une estimation précise de la direction du flux sanguin et de la vitesse du sang et du tissu cardiaque en tout point arbitraire en utilisant l'effet Doppler. Un inconvénient est que le faisceau ultrasonore doit être dirigé parallèlement au flux sanguin.

Les mesures de la vitesse du flux sanguin sont également utilisées dans d'autres domaines de l'échographie médicale, comme l'obstétrique. examen échographique et les neurosciences. Mesurer la vitesse du flux sanguin dans les artères et les veines sur la base de l'effet Doppler est outil efficace pour diagnostiquer des problèmes vasculaires tels que la sténose.

Exemple 1

Lorsque le spectre d'émission d'une certaine nébuleuse a été émis, la raie d'émission de l'hydrogène $(\lambda )_a=656,3\ nm$ s'est avérée être décalée de $\Delta \lambda =2,5\ nm$ vers une région avec une longueur d'onde plus longue ( décalage vers le rouge). Déterminez la vitesse $v$ de mouvement de la nébuleuse par rapport à la Terre et indiquez si elle s'éloigne de la Terre ou s'en rapproche.

L'effet Doppler est décrit par la formule

$v >0$ à l'approche de l'observateur

Longueur d'onde

\[\lambda =\frac(c)(v)\] \[\Delta \lambda =\lambda -(\lambda )_0=\frac(c)(U)-(\frac(c)(U)) _0=\frac(c-v)(U_0)-\frac(c)(U_0)=-\frac(v)(U_0)\ (1)\] \

Remplacez (2) par (1) et obtenez

\[\Delta \lambda =-\frac(v\cdot (\lambda )_(\alpha ))(c)\] \ \

Réponse : la nébuleuse s'éloigne à une vitesse de $1,14\cdot (10)^6(m)/(s)$.

L'effet de la modification de la longueur et de la fréquence des ondes sonores a été décrit pour la première fois par Christian Doppler en 1842, ce qui a valu au concept le nom du physicien autrichien.

Ces changements doivent être enregistrés par le récepteur et provoqués par le mouvement de la source immédiate des ondes ou par le mouvement du récepteur lui-même.

Doppler a théoriquement justifié la dépendance directe de la fréquence des oscillations perçues par un observateur particulier sur la direction et la vitesse de déplacement de cet observateur par rapport à la source des oscillations.

Deux variantes de l'effet Doppler sont considérées :

1. Optique - un effet observé lors de la propagation des ondes électromagnétiques.
2. Acoustique – observée lors de la propagation des ondes sonores.

Lors de la propagation des ondes électromagnétiques, le mouvement relatif du récepteur et de la source dans le vide est pris en compte. Et lorsque le son se propage, non seulement le milieu est pris en compte, mais aussi le mouvement de la source et du récepteur des ondes sonores par rapport à ce milieu.

Si, dans un certain environnement, des particules chargées se déplacent à une vitesse relativiste, le système de laboratoire doit alors enregistrer ce qu'on appelle le rayonnement Tchérenkov. Ce phénomène est également directement lié à l'effet Doppler.

L'effet Doppler dans la vie quotidienne de l'homme

L'effet Doppler est à la base des méthodes radar laser, à l'aide desquelles les vitesses de divers objets (avions, voitures, etc.) sont mesurées sur Terre. De plus, le concept peut être utilisé pour déterminer les températures des gaz chauds.

Dans les développements scientifiques et la recherche modernes, les principes de l'effet Doppler occupent également une place importante. Il peut être activement utilisé :

• Dans le domaine de l'étude de divers phénomènes de l'Univers ;
• Dans le domaine de la navigation moderne ;
• Dans divers domaines de la médecine, le principe est utilisé dans de nombreux appareils modernes, à l'aide desquels un diagnostic échographique du cœur et des vaisseaux sanguins est effectué.

Observez l’effet Doppler dans Vie courante assez simple, connaissant son principe de base. Considérant qu'à l'oreille nous percevons la fréquence des vibrations sonores sous forme de hauteur, nous pouvons simuler ou suivre une situation spécifique. Par exemple, lorsqu’un train ou une voiture qui passe fait un bruit fort, le son sera plus fort à mesure qu’il s’approche. Lorsque le véhicule s'approche de vous, le son diminue considérablement et lorsque l'objet s'éloigne, il sonne beaucoup plus bas.

Il existe des radars Doppler spéciaux capables de mesurer les changements dans les fréquences des signaux réfléchis par un objet. À l'aide de tels appareils, vous pouvez déterminer avec précision la vitesse d'une variété d'objets - navires, avions, voitures. De la même manière, la vitesse des courants fluviaux et marins, des hydrométéores et d'autres phénomènes naturels est calculée.

Un physicien curieux peut étudier n'importe quel phénomène : un bateau flottant sur un lac, un orchestre qui joue ou même le bruit d'un train qui approche. C'est d'ailleurs ce dernier qui a incité l'éminent scientifique autrichien Christian Doppler à décrire une théorie que d'autres scientifiques prouveraient plus tard par une série d'expériences spectaculaires. Le résultat de leur travail fut une description de l’effet, qui portera plus tard le nom de Doppler.

Cet effet, à son tour, a permis un grand pas en avant non seulement dans le développement de l’astronomie, mais peut-être même dans la description de la théorie moderne du Big Bang.

Christian Andreas Doppler

1803—1853

Mathématicien et physicien autrichien. Il a justifié la dépendance de la fréquence des vibrations sonores et lumineuses perçues par l'observateur sur la vitesse et la direction de mouvement de la source d'ondes et de l'observateur l'un par rapport à l'autre. L'effet physique découvert par Doppler fait partie intégrante des théories modernes sur l'origine de l'Univers.

Des vagues à la surface de l'eau

L'histoire de la découverte de Christian Doppler a commencé avec le fait qu'il a attiré l'attention sur le comportement des ondes générées à la surface de l'eau par des corps en mouvement. La fréquence des ondes émanant dans la direction dans laquelle l’objet se déplace est supérieure à la fréquence des ondes émanant dans la direction opposée. Sur la figure, vous pouvez voir que les vagues s'écartent inégalement du bateau : dans la direction où le bateau se déplace, leur nombre est plus grand et derrière lui, moins.

Important! La fréquence des ondes est le nombre de répétitions par unité de temps (f - fréquence, fréquence).

Alors que d'un flotteur se balançant sur l'eau, émanent des vagues dont le nombre est le même dans toutes les directions. Autrement dit, ils ont la même fréquence.

Sur la base de ces observations, le Doppler a tenté de transférer ce schéma à d'autres types d'ondes : le son et la lumière. Comme vous vous en souvenez du numéro précédent, tous les types d’ondes ont les mêmes propriétés. Il a formulé une théorie expliquant l'augmentation (diminution) de la fréquence des ondes en fonction du mouvement de l'objet par rapport à l'observateur. Par exemple, si un bateau navigue vers nous, la fréquence des vagues qui nous atteignent sera plus élevée et la fréquence des vagues qui s'éloignent de nous (et du bateau) sera plus faible.

Des ondes sonores

La première tentative de tester expérimentalement la théorie de Doppler fut réalisée par Christopher Bays-Ballot en 1845. Pour réaliser cette expérience insolite, il fallut deux orchestres et le train le plus rapide de l'époque (64 km/h). L'idée de l'expérience était la suivante : dans un train voyageant d'Utrecht à Amsterdam, un orchestre de trompettes était placé, qui jouait fort une certaine note. Base-Ballot et un autre groupe de trompettistes les attendaient sur l'estrade, qui jouaient la même note. Voici ce qui est ressorti de tout cela : le son de la note du train à son approche était différent (dissonant, c'est-à-dire que le ton de la note était plus aigu) que celui joué par les trompettes. Même si les deux orchestres jouaient la même chose, sur les mêmes instruments. Et ce n'était pas une question de volume ou de bruit parasite.

Le scientifique a découvert qu’à mesure que le train approchait, la dissonance disparaissait, jusqu’à disparaître complètement lorsque le train était sur le quai. Puis le processus inverse s’est produit : plus le train s’éloignait, plus la dissonance devenait forte. Peut-être avez-vous aussi été témoin d’un phénomène similaire : souvenez-vous du hurlement de la sirène d’une ambulance qui passe par là. On a l’impression que la sirène joue trois tonalités différentes, même si elle ne peut pas la changer.

Notons la similitude du comportement des ondes sonores avec ce que nous avons observé dans l’exemple d’un bateau évoluant sur un lac.

Cette expérience a confirmé l’exactitude des jugements Doppler et a permis aux scientifiques d’utiliser ce modèle à l’avenir et de mener une expérience similaire, mais sur les ondes électromagnétiques.

​Ondes électromagnétiques

Sans le savoir, nous sommes souvent confrontés à des ondes électromagnétiques (ondes radio, rayons X, rayonnement infrarouge), mais la plus courante d'entre elles est la lumière visible. Toute onde est caractérisée par une fréquence (f) ou une longueur d'onde (λ), et il est assez simple d'obtenir un paramètre connaissant l'autre.

Où v est la vitesse de phase des ondes (pour les ondes électromagnétiques, v = 299 792 458 m/s) ; T est la période d'oscillation (l'inverse de la fréquence).

La longueur des ondes électromagnétiques peut être différente, mais l’œil humain ne peut distinguer qu’un certain spectre d’ondes. Leur longueur commence à 400 nanomètres (violet) et se termine à 700 nanomètres (rouge).

En fonction de la longueur de l’onde électromagnétique, l’œil la reconnaît à une certaine couleur. Par exemple, ce que nous appelons la lumière bleue est l’émission d’une onde comprise entre 400 et 450 nm.

Comme nous l'avons noté précédemment, le Doppler a établi un parallèle entre la propagation des ondes acoustiques et optiques. Dans son ouvrage principal, où ses idées ont été exposées pour la première fois, le scientifique a posé la question : « Pourquoi les étoiles ont-elles telle ou telle couleur ? Il est parti des considérations suivantes : 1) évidemment, les étoiles sont des sources de rayonnement lumineux ; 2) la lumière émise est une combinaison uniforme (en proportions égales) de toutes les couleurs. Si vous mélangez toutes les couleurs visibles, vous obtenez du blanc (cela ne fonctionne qu'avec la lumière). Selon le mouvement de la source, la fréquence de la lumière qu'elle émet augmente ou diminue. Nous considérons cela comme un changement de couleur car la longueur d'onde change en conséquence. Rappelez-vous l'exemple avec le bateau. Doppler pensait que lorsqu'elles étaient décalées, certaines composantes de couleur semblaient « sortir » du spectre visible et que la combinaison restante déterminait la couleur de l'étoile.

Plus tard, il est devenu clair que sa théorie comportait des inexactitudes dues au fait qu’à cette époque, l’humanité n’avait pas suffisamment de connaissances sur la nature de la lumière.

La principale erreur de Doppler était de croire que toutes les étoiles émettaient de la lumière blanche. Il ne connaissait pas l'existence des rayonnements infrarouges et ultraviolets, où les composants de couleur devraient réellement « aller ». Néanmoins, les jugements généraux sur le changement de longueur d’onde lorsque la source de rayonnement se déplace étaient corrects.

Pourquoi différents éléments brillent-ils différemment ?

Selon le modèle le plus simple Dans la structure de l'atome de Bohr, les électrons sont sur des orbites clairement définies autour du noyau de l'atome (Système planétaire de l'atome). En même temps, ils peuvent sauter d'orbite en orbite, émettant ou absorbant de l'énergie, et ce phénomène est appelé saut quantique. Si un électron se déplace vers une orbite inférieure, il perd un quantum d'énergie et émet un quantum de lumière - un photon, caractérisé par une longueur d'onde strictement définie, en fonction de la perte d'énergie lors du saut quantique. Nous percevons les photons ainsi émis comme une lueur d'une couleur très spécifique - un fil de cuivre chauffé au rouge, par exemple, brille en bleu. Cela signifie que l'inverse est également vrai : si nous voyons, par exemple, une lueur bleue lorsque le métal est chauffé, il s'agit très probablement de cuivre. L'étude de ces relations entre la lueur d'un atome et sa structure est réalisée par une branche de la physique appelée "spectroscopie".

Imaginez maintenant que vous observez un fil chaud dans l’espace à travers un télescope et qu’il brille en bleu. Encore une fois, vous pouvez dire que c'est du cuivre. C'est le principe qui sous-tend analyse spectraleétoiles lointaines. Il faut seulement noter que les étoiles ne sont pas constituées de cuivre, mais d'hélium et d'hydrogène.

Redshift Doppler

Un astronome américain, mesurant pour la première fois les distances des galaxies proches avec un nouveau télescope, a découvert que l'analyse spectrale des étoiles lointaines diffère de celle des étoiles similaires proches. De plus, les couleurs ont été décalées vers la région rouge. La seule explication de ce phénomène pourrait être l'effet Doppler. C'est-à-dire que la lumière émanant d'une étoile plus éloignée en direction de la Terre avait une plus grande longueur, c'est-à-dire qu'elle était plus rouge. Un « rougissement » similaire, c’est-à-dire un décalage vers le rouge, a été observé pour toutes les étoiles visibles.

Cela a conduit Hubble à l’idée que toutes les étoiles s’éloignaient les unes des autres. De plus, plus l’étoile est éloignée, plus elle s’éloigne rapidement. L'astronome a pu en tirer une élégante modèle mathématique cette extension.

C'est la loi de Hubble, ou plutôt sa conséquence directe, qui sous-tend l'idée hallucinante de l'expansion de l'Univers. Après tout, si vous « remontez » le temps, les étoiles étaient plus proches les unes des autres. En continuant à « rembobiner » le temps, nous obtiendrons finalement l’image suivante : au début des temps, toutes les étoiles étaient au même endroit, à un moment donné. Et ce fut la naissance de notre Univers.

C'est aujourd'hui le modèle le plus logique de l'émergence de l'Univers, et les scientifiques ont pu le justifier précisément grâce à l'effet Doppler.

L'effet Doppler est un phénomène physique consistant en une modification de la fréquence des ondes en fonction du mouvement de la source de ces ondes par rapport à l'observateur. À mesure que la source s'approche, la fréquence des ondes qu'elle émet augmente et la longueur diminue. À mesure que la source des ondes s’éloigne de l’observateur, leur fréquence diminue et leur longueur d’onde augmente.

Par exemple, dans le cas des ondes sonores, à mesure que la source s’éloigne, la hauteur du son diminue et à mesure que la source s’approche, la hauteur du son augmente. Ainsi, en changeant le ton, vous pouvez déterminer si un train, une voiture avec un signal sonore spécial, etc. s'approche ou s'éloigne. Les ondes électromagnétiques présentent également l'effet Doppler. Si la source est supprimée, l'observateur remarquera un déplacement du spectre vers le côté « rouge », c'est-à-dire vers des vagues plus longues, et à l'approche - vers le "violet", c'est-à-dire vers des vagues plus courtes.

L'effet Doppler s'est avéré être une découverte extrêmement utile. Grâce à lui, l'expansion de l'Univers a été découverte (les spectres des galaxies sont décalés vers le rouge, donc elles s'éloignent de nous) ; une méthode de diagnostic du système cardiovasculaire en déterminant la vitesse du flux sanguin a été développée ; Divers radars ont été créés, dont ceux utilisés par la police de la circulation.

L’exemple le plus populaire de propagation de l’effet Doppler : une voiture avec une sirène. Lorsqu'elle se dirige vers vous ou s'éloigne de vous, vous entendez un son, et lorsqu'elle passe, vous en entendez un complètement différent - un son plus grave. L'effet Doppler est associé non seulement aux ondes sonores, mais aussi à toutes les autres. Grâce à l'effet Doppler, nous pouvons déterminer la vitesse de quelque chose, qu'il s'agisse d'une voiture ou de corps célestes, à condition d'en connaître les paramètres (fréquence et longueur d'onde). Tout ce qui concerne les réseaux téléphoniques, le Wi-Fi, les alarmes de sécurité, l'effet Doppler s'observe partout.

Ou prenez un feu de circulation - il est rouge, jaune et couleurs vertes. En fonction de la vitesse à laquelle nous nous déplaçons, ces couleurs peuvent changer, mais pas entre elles, mais évoluer vers le violet : le jaune deviendra vert et le vert se transformera en bleu.

Eh bien, pourquoi ? Si nous nous éloignons de la source lumineuse et regardons derrière nous (ou si le feu s’éloigne de nous), les couleurs vireront vers le rouge.

Et il vaut probablement la peine de préciser que la vitesse à laquelle le rouge peut être confondu avec le vert est bien supérieure à la vitesse à laquelle vous pouvez conduire sur les routes.

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Commentaire

L'essence de l'effet Doppler est que si une source sonore s'approche ou s'éloigne de l'observateur, alors la fréquence du son émis par elle change du point de vue de l'observateur. Par exemple, le bruit du moteur d’une voiture qui passe change. Il est plus haut à mesure qu'il s'approche de vous et devient soudainement plus bas à mesure qu'il passe devant vous et commence à s'éloigner. Plus la vitesse de la source sonore est élevée, plus le changement de fréquence est important.

À propos, cet effet est vrai non seulement pour le son, mais aussi, disons, pour la lumière. C’est tout simplement plus évident pour le son : il peut être observé à des vitesses relativement faibles. La lumière visible a une fréquence si élevée que les petits changements dus à l'effet Doppler sont invisibles à l'œil nu. Cependant, dans certains cas, l'effet Doppler doit être pris en compte même dans les communications radio.

Si vous n'entrez pas dans des définitions strictes et n'essayez pas d'expliquer l'effet, comme on dit, sur vos doigts, alors tout est assez simple. Le son (comme la lumière ou un signal radio) est une onde. Pour plus de clarté, supposons que la fréquence de l'onde reçue dépend de la fréquence à laquelle nous recevons les « crêtes » de l'onde schématique (dropboxusercontent.com). Si la source et le récepteur sont stationnaires (oui, l'un par rapport à l'autre), alors nous recevrons des « crêtes » avec la même fréquence avec laquelle le récepteur les émet. Si la source et le récepteur commencent à se rapprocher, nous commencerons à recevoir plus souvent, plus la vitesse d'approche est élevée - les vitesses s'additionneront. En conséquence, la fréquence sonore au niveau du récepteur sera plus élevée. Si la source commence à s'éloigner du récepteur, alors chaque « crête » suivante mettra un peu plus de temps pour atteindre le récepteur - nous commencerons à recevoir des « crêtes » un peu moins fréquemment que la source ne les émet. La fréquence sonore au niveau du récepteur sera plus basse.

Cette explication est quelque peu schématique, mais principe général il reflète.

En bref, le changement de fréquence et de longueur d'onde observés lorsque la source et le récepteur se déplacent l'un par rapport à l'autre. Associé à la finitude de la vitesse de propagation des ondes. Si la source et le récepteur se rapprochent, la fréquence augmente (le pic d'onde est enregistré plus souvent) ; éloignez-vous les uns des autres - la fréquence diminue (le pic de l'onde est enregistré moins fréquemment). Une illustration courante de cet effet est la sirène des services spéciaux. Si une ambulance s'approche de vous, la sirène hurle ; lorsqu'elle s'éloigne, elle sonne fort. Un cas distinct est la propagation d'une onde électromagnétique dans le vide - une composante relativiste y est ajoutée et l'effet Doppler se manifeste également dans le cas où le récepteur et la source sont immobiles l'un par rapport à l'autre, ce qui s'explique par les propriétés du temps. .

L'essence de l'effet Doppler est la dépendance de la fréquence d'oscillation sur la vitesse de la source d'oscillation par rapport au récepteur. Par exemple, si vous lancez un diapason sonore loin de vous, le son semblera plus faible (la fréquence d'oscillation diminuera), et si un diapason vous est lancé, le son vous semblera plus élevé (la fréquence d'oscillation augmentera ). Cela s'applique également aux vibrations de nature différente : la lumière et les ondes radio. Exemples célèbres. 1) En raison du déplacement du rayonnement des étoiles lointaines vers le bas du spectre, vers la couleur rouge, l’hypothèse d’un « univers en expansion » est apparue. 2) Les missiles à tête chercheuse, dirigés vers des cibles à grande vitesse (avions et missiles ennemis) par l'onde radio réfléchie par les cibles, reçoivent des oscillations d'une fréquence modifiée, ce changement est appelé « décalage Doppler », et les têtes radio sont parfois appelées « Doppler ». ».

Le son peut être perçu différemment par une personne si la source sonore et l'auditeur bougent l'un par rapport à l'autre. Il peut paraître plus grand ou plus petit qu’il ne l’est en réalité.

Si la source d’ondes sonores et le récepteur sont en mouvement, alors la fréquence du son perçu par le récepteur est différente de la fréquence de la source sonore. À mesure qu’ils s’approchent, la fréquence augmente et à mesure qu’ils s’éloignent, elle diminue. Ce phénomène est appelé effet Doppler , du nom du scientifique qui l'a découvert.

Effet Doppler en acoustique

Beaucoup d'entre nous ont observé comment le ton du sifflet d'un train circulant à grande vitesse change. Cela dépend de la fréquence de l’onde sonore captée par notre oreille. À l’approche d’un train, cette fréquence augmente et le signal devient plus fort. À mesure que l’on s’éloigne de l’observateur, la fréquence diminue et l’on entend un son plus faible.

Le même effet est observé lorsque le récepteur sonore est en mouvement et la source est stationnaire, ou lorsque les deux sont en mouvement.

Le physicien autrichien Christian Doppler a expliqué pourquoi la fréquence des ondes sonores change. En 1842, il décrivit pour la première fois l’effet du changement de fréquence, appelé effet Doppler .

Lorsqu'un récepteur sonore s'approche d'une source stationnaire d'ondes sonores, par unité de temps, il rencontre plus d'ondes sur son trajet que s'il était stationnaire. Autrement dit, il perçoit une fréquence plus élevée et entend une tonalité plus élevée. Lorsqu'il s'éloigne, le nombre d'ondes traversées par unité de temps diminue. Et le son semble plus faible.

Lorsqu’une source sonore se dirige vers le récepteur, elle semble rattraper l’onde qu’elle crée. Sa longueur diminue donc sa fréquence augmente. S'il s'éloigne, la longueur d'onde devient plus longue et la fréquence plus faible.

Comment calculer la fréquence d'une onde reçue

Une onde sonore ne peut se propager que dans un milieu. Sa longueur λ dépend de la vitesse et de la direction de son mouvement.

Où ω 0 - fréquence circulaire avec laquelle la source émet des ondes ;

Avec - vitesse de propagation des ondes dans le milieu ;

v - la vitesse à laquelle la source d'ondes se déplace par rapport au milieu. Sa valeur est positive si la source se rapproche du récepteur, et négative si elle s'éloigne.

Le récepteur fixe perçoit la fréquence

Si la source sonore est stationnaire et que le récepteur est en mouvement, alors la fréquence qu'il percevra est égale à

Où toi - vitesse du récepteur par rapport au support. Elle a une valeur positive si le récepteur se rapproche de la source, et négative s'il s'éloigne.

DANS cas général la formule de la fréquence perçue par le récepteur est :

L'effet Doppler est observé pour les ondes de n'importe quelle fréquence, ainsi que pour le rayonnement électromagnétique.

Où l'effet Doppler est-il appliqué ?

L'effet Doppler est utilisé partout où il est nécessaire de mesurer la vitesse d'objets capables d'émettre ou de réfléchir des ondes. La condition principale pour l'apparition de cet effet est le mouvement de la source d'ondes et du récepteur l'un par rapport à l'autre.

Le radar Doppler est un instrument qui émet une onde radio puis mesure la fréquence de l'onde réfléchie par un objet en mouvement. En modifiant la fréquence du signal, il détermine la vitesse de l'objet. De tels radars sont utilisés par les agents de la police de la circulation pour identifier les contrevenants dépassant la limite de vitesse autorisée. L'effet Doppler est utilisé dans la navigation maritime et aérienne, dans les détecteurs de mouvement des systèmes de sécurité, pour mesurer la vitesse du vent et des nuages ​​en météorologie, etc.

On entend souvent parler d'une étude en cardiologie telle que l'échocardiographie Doppler. L'effet Doppler est utilisé dans ce cas pour déterminer la vitesse de déplacement des valvules cardiaques et la vitesse du flux sanguin.

Et même la vitesse de déplacement des étoiles, des galaxies et d'autres corps célestes a appris à être déterminée par le déplacement des raies spectrales à l'aide de l'effet Doppler.