До́плера эффе́кт - изменение длины волны λ (или частоты колебаний), воспринимаемой наблюдателем, при движении источника волн и наблюдателя относительно друг друга. При приближении источника к наблюдателю λ уменьшается, а при удалении растёт на величину λ - λ0 = λ0V/v, где λ0 - длина волны источника, v - скорость распространения волны, V - относительная скорость движения источника. Доплера эффект позволяет измерять скорость движения источника излучения и находит широкое применение в астрофизике, спектроскопии, радио- и гидролокации и др.
* * *
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ - ДО́ПЛЕРА ЭФФЕ́КТ, изменение длины волны l (или частоты), наблюдаемое при движении источника волн относительно их приемника. Характерен для любых волн (свет, звук и т. д.). При приближении источника к приемнику l уменьшается, а при удалении растет на величину l - lо = nlо/c, где lо - длина волны источника, c - скорость распространения волны, n - относительная скорость движения источника.
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ - изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн либо и того и другого; впервые теоретически обоснован в 1842 К. Доплером (1803-1853). Данный эффект особенно заметен в случае звуковых волн, примером чему может служить изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда. Возникновение эффекта поясняется рисунком, на котором источник волн движется влево со скоростью v относительно неподвижного наблюдателя ("приемника"). За время t = t1 - t0 источник проходит расстояние vt. Если l - длина волны испускаемого звука, то число волн, укладывающихся в промежутке между источником и приемником, увеличивается на vt/l. Если частота звука fe, то за время t испускается fet волн. Но число frt волн, достигших приемника, меньше, чем испущено источником, на величину vt/l. Отсюда следует, что
Это соотношение справедливо и в том случае, когда приемник движется, а источник неподвижен. Если скорость v значительно меньше скорости звука c, то величину l можно заменить величиной c/fe, не совершив большой ошибки. Принимаемая частота оказывается ниже излучаемой, если источник и приемник удаляются друг от друга, и выше излучаемой, если они сближаются. Движение среды, в которой распространяются звуковые волны, например, ветер, дующий в направлении приемника или от него, также приводит к изменению регистрируемой приемником частоты. Эффект Доплера имеет важное значение в астрономии, гидролокации и радиолокации. В астрономии по доплеровскому сдвигу определенной частоты испускаемого света можно судить о скорости движения звезды вдоль линии ее наблюдения. Наиболее удивительный результат дает наблюдение доплеровского сдвига частот света удаленных галактик: так называемое красное смещение свидетельствует о том, что все галактики удаляются от нас со скоростями примерно до половины скорости света, возрастающими с расстоянием. Вопрос о том, расширяется ли Вселенная подобным образом или красное смещение обусловлено чем-то иным, а не "разбеганием" галактик, остается открытым.
ГУДОК ПОЕЗДА воспринимается как более высокий тон, когда приемник звука находится рядом с поездом, чем когда он удалится на расстояние vt. Движение источника звука в направлении от приемника приводит к увеличению длины волны воспринимаемого звука, т.е. к понижению тона.
Радиолокация - это определение местоположения объекта, обычно самолета или ракеты, путем облучения его высокочастотными радиоволнами и последующей регистрации отраженного сигнала. Если объект движется с большой скоростью в направлении радиолокатора или от него, то сигнал будет принят со значительным доплеровским сдвигом частоты, и по этому сдвигу можно вычислить скорость объекта. Точно так же доплеровский сдвиг частоты ультразвукового сигнала используется для определения скорости движения подводных лодок.
См. также
АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА;
КОСМОЛОГИЯ;
РАДИОЛОКАЦИЯ;
ЗВУК И АКУСТИКА.
ЛИТЕРАТУРА
Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика. Дополнительные главы. М., 1981 Франкфурт У.Н., Френк А.М. Оптика движущихся тел. М., 1981
Доплера эффект: а - оба наблюдателя на тротуаре слышат звук сирены стоящей на месте пожарной машины на одной и той же частоте; б - наблюдатель, к которому приближается пожарная машина слышит звук более высокой частоты, а наблюдатель, от которого машина удаляется, слышит более низкий звук.
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ, изменение длины (частоты) волн (звуковых, световых и др.) при движении источника и приемника волн относительно друг друга. Эффект Доплера имеет важное значение в радио- и гидролокации. На основе эффекта Доплера в астрофизике определяют скорости движения звезд, галактик и других небесных объектов. В 1842 австрийский физик и астроном Х. Доплер теоретически обосновал описанное явление в акустике и оптике (назван впоследствии эффектом Доплера), в 1848 французский физик А. Физо уточнил теорию Доплера для световых явлений.