دانستنیهای اختر فیزیک(قسمت دوم)

لطفا از تمام مطالب دیدن فرمایید.

به نام خالق مهبانگ

اثر دوپلر

(به انگلیسی: Doppler effect) در فیزیک امواج می‌گوید که بسامد ظاهری یک موج بر اثر حرکت فرستنده یا گیرندهٔ آن تغییر می‌کند. این پدیده راکریستیان یوهان دوپلر (۱۸۰۳-۱۸۵۳ میلادی) فیزیکدان اتریشی در مقاله‌ای در سال ۱۸۴۲ بیان کرد. اثر دوپلر در همهٔ امواج مانند امواج صوتی و امواج الکترومغناطیسی (نور) دیده می‌شود.

هرگاه گیرنده‌ای به سمت یک منبع ساکن که از خود موج صوتی می‌فرستد برود، بسامد صوتی که می‌گیرد بیشتر از وقتی است که نسبت به منبع ساکن باشد (شنونده صدا را زیرتر می‌شنود). و اگر از منبع صوت دور شود، موجی را با بسامد کمتر می‌گیرد (شنونده صدا را بم‌تر می‌شنود). اگر منبع موج نیز از گیرنده دور و یا به او نزدیک شود، بسامد صوتی که شنونده می‌شنود نیز به ترتیب کمتر و یا بیشتر می‌شود.

اگر بسامد موج تولید شده در منبع $\nu$ باشد و سرعت شنونده و منبع به ترتیب $v_{o}$ و $v_{s}$ باشد، بسامد موجی که شنونده می‌شنود، $'\nu$ ، از رابطهٔ زیر به دست خواهد آمد:

\nu ^{'}=\nu ({\frac {v\pm v_{o}}{v\mp v_{s}}})

در این رابطه $v$ سرعت موج در محیط انتشار است. علامت‌های بالایی (+ در صورت و - در مخرج) مربوط به وقتی است که منبع و شنونده به هم نزدیک می‌شوند و علامت‌های پایینی مربوط به وقتی است که منبع و شنونده از هم دور می‌شوند. این رابطه در دستگاهی نوشته شده است که نسبت به محیط انتشار ساکن است.

اگر سرعت منبع یا ناظر در مقایسه با سرعت نور قابل چشم‌پوشی نباشد، باید رابطهٔ نسبیتی دوپلر را به کار برد که به شکل زیر است:

\nu ^{'}=\nu ({\sqrt {\frac {v\pm v_{r}}{v\mp v_{r}}}})

در این رابطه $v_{r}$ سرعت نسبی منبع و شنونده است.

پویانمایی برای توصیف اثر داپلر. با حرکت ماشین به سمت چپ، طول موج حاصل از صدای ماشین در سمت چپ کاهش و در سمت راست افزایش می‌یابد.

مثال متداولی که برای توضیح اثر داپلر به کار می‌رود، شنیدن صدای ماشینی است که از دور با آژیر نزدیک می‌شود و عبور می‌کند و سپس دور می‌شود. در هنگام نزدیک شدن، فرکانس دریافتی (در مقایسه با فرکانس گسیل شده از منبع) افزایش می‌یابد. در لحظهٔ عبور این فرکانس با فرکانس گسیل شده از منبع برابر می‌شود، و در هنگام دور شدن فرکانس دریافتی با دور شدن ماشین کاهش می‌یابد. به بیان ساده‌تر آمبولانسی که به فرد ساکن نزدیک می‌شود ظاهراً دارای آژیر تندتری است و وقتی از وی دور می‌شود دارای آژیر کندتر به نظر می‌رسد. علت تغییر فرکانس ظاهری آن است که وقتی منبع موج به دریافت کننده نزدیکتر می شود، هر جبهه موج نسبت به دریافت کنننده فاصله کمتری نسبت به جبهه موج قبلی دارد، بنابر این طول موج کم و فرکانس ظاهری موج افزایش می یابد و برای دور شدن برعکس این پدیده روی می‌دهد.