Эфект Доплера

Эфект Доплера з'яўляецца адным з выдатных адкрыццяў у галіне даследавання уласцівасцяў хвалевых з'яў. Яго універсальны характар вызначае тое, што сёння на аснове дадзенага эфекту працуюць тысячы і тысячы самых разнастайных прыбораў у розных сферах чалавечай дзейнасці. З'ява, якое затым атрымала назву ў гонар свайго першаадкрывальніка, было выяўлена аўстрыйскім фізікам Хрысціянам допплер яшчэ ў сярэдзіне дзевятнаццатага стагоддзя. Доплера праводзіў вымярэння уласцівасцяў хваляў, якія паступалі да прымача ад рухомага і нерухомага крыніцы.

Калі разгледзець эфект Доплера ў самым найпростым выглядзе, то варта адзначыць, што дадзенае фізічная з'ява апісвае змяненне частоты сігналу ў адносінах да велічыні перамяшчэння самога крыніцы дадзенага сігналу ад прымача, які яго прымае. Напрыклад, хваля, якая зыходзіць ад некаторага крыніцы, і якая мае некаторую фіксаваную частату, будзе прынятая прымачом ўжо на іншай частаце, калі за час яе праходжання крыніца і прыёмнік змянілі сваё месцазнаходжанне адносна адзін аднаго, гэта значыць перамясціліся. Пры гэтым павялічыцца паказчык частоты або паменшыцца, залежыць ад таго, у які бок ссоўваецца крыніца адносна прымача. Улічваючы эфект Доплера, можна адназначна сцвярджаць, што калі прыёмнік аддаляецца ад крыніцы - значэнне частоты хвалі памяншаецца. Калі ж прыёмнік набліжаецца да крыніцы хвалевага выпраменьвання, то паказчык велічыні частоты хвалі павялічваецца. Адпаведна, з гэтых заканамернасцяў робіцца выснова аб тым, што калі крыніца і прыёмнік хвалі за час яе праходжання не змянілі свайго месцазнаходжання, то і значэнне частоты хвалі застанецца ранейшым.

Важная і яшчэ адна агаворка, якая характарызуе эфект Доплера. Гэта ўласцівасць у пэўнай ступені ўваходзіць у супярэчнасць з законамі тэорыі адноснасці. Справа ў тым, што значэнне змены частоты вызначаецца не толькі тым, рухаюцца ці не прыёмнік і крыніца выпраменьвання, а яшчэ і тым, што менавіта рухаецца. Вымярэнні паказалі, што частотны зрух, вызначаны тым, які менавіта аб'ект рухомы, тым больш прыкметны, чым менш разыходжанне ў хуткасцях зрушэння прымача і крыніцы ад хуткасці руху хвалі. На самай справе ў выпадках, дзе мае месца праява допплеровского эфекту, ніякай супярэчнасці з тэорыяй адноснасці не выяўляецца, таму што тут важна не адноснае перасоўванне прымача і крыніцы, а прырода перамяшчэння хвалі ў той пругкім асяроддзі, у якой яна перамяшчаецца.

Такія ўласцівасці эфект Доплера праяўляе і ў адносінах да хваляў акустычнага паходжання, і да электрамагнітных хвалях, за выключэннем таго, што ў выпадку з электрамагнітнымі хвалямі з'явы зруху частоты не залежаць ад таго, перамяшчаецца крыніца або прыёмнік.

Як выяўляецца гэты даволі абстрактны эфект, убачыць, тым не менш, досыць нескладана. Напрыклад, эфект Доплера ў акустыцы можна ўбачыць, дакладна - пачуць, у той момант, калі, стоячы ў аўтамабільным корку, вы чуеце сігнал сірэны якая праязджае міма спецмашыны. Напэўна ўсё адзначалі той факт, што калі такая машына набліжаецца - гук сірэны гучыць адным чынам, высока, а калі такі аўтамабіль абганяе вас - гук сірэны ніжэй. Гэта як раз і пацвярджае наяўнасць змены значэння частоты акустычнага сігналу.

Велізарнае значэнне частата Доплера гуляе ў радыёлакацыі, у дачыненні да электрамагнітных хвалях. На аснове дадзенага эфекту працуюць усе радыёлакацыйныя станцыі і іншыя прылады выяўлення аб'ектаў, якія рухаюцца ў самых разнастайных галінах чалавечай дзейнасці.

Яго ўласцівасці выкарыстоўваюцца ў медыцынскай тэхніцы для вызначэння крывацёку, шырока вядомая таксама такая працэдура, як доплераўскага эхокардиография. На аснове доплераўскага эфекту пабудаваныя прыборы забеспячэння навігацыі для падводных судоў, з яго выкарыстаннем метэаролагі вымераюць сілу ветру і хуткасць руху хмарных мас.

Нават астраномія ў сваіх вымярэннях выкарыстоўвае доплераўскага эфект. Так, па велічыні зрушэння спектраў розных астранамічных аб'ектаў, вызначаецца іх хуткасць перамяшчэння ў прасторы, у прыватнасці, менавіта на аснове гэтага эфекту была вылучана гіпотэза аб пашырэнні Сусвету.