Эффект Доплера

Частота колебаний источника и , регистрируемая приемником равны между собой когда источник и приемник неподвижны относительно среды, в которой распространяется волна. Если же источник или приемник движутся относительно среды, то частоты не будут равны. Это явление обнаружил Христиан Доплер в 1842 г.

Если наблюдатель приближается со скоростью к неподвижному относительно среды источнику волн, то при этом он встречает за один и тот же интервал времени больше волн, чем при отсутствии движения. Это означает, что воспринимаемая частота больше частоты волны, испускаемой источником . Но так как длина волны. Частота и скорость распространения волны связаны соотношением , или с учетом то

,

где скорость распространения механической волны.

Другой случай: источник волн движется со скоростью к неподвижному относительно среды наблюдателю. Так как источник движется вслед за испускаемой волной, то длина волны будет меньше, чем при неподвижном источнике. В этом случае наблюдатель воспринимает волну, частота колебаний которой

.

S ←O	.
S O→
S→ O
← S O
S→←O
←S O→

Эффект Доплера можно использовать для определения скорости движения тела в среде. Рассмотрим более подробно.

Пусть генератор ультразвука совмещен с приемником в виде некоторой технической системы. Техническая система неподвижна относительно среды. В среде со скоростью движется тело. Генератор излучает ультразвук с частотой . Движущимся телом, как наблюдателем, воспринимается частота:

, (7)

Ультразвуковая волна с частотой отражается движущимся объектом в сторону технической системы. Приемник воспринимает уже другую частоту (эффект Доплера), которую можно выразить, используя формулу:

или с учетом

.

Таким образом, разница частот равна

,

и называется доплеровским сдвигом частоты.

В медицинских приложениях скорость ультразвука значительно больше скорости движения объекта (>>). Для этих случаев имеем:

.

Эффект Доплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца и других органов.

Дата добавления: 2014-01-11