Popüler Bilim Trenden renkli Doppler ultrasona, Doppler etkisini gerçekten anlıyor musunuz?
Hayatta yaygın bir fenomen:
Bir ambulans veya polis arabası düdüğünü çalar ve size doğru gelir.Size yaklaştıkça duyduğumuz ses yükselir, tam tersine geçerken duyduğumuz ses gittikçe azalır.
Bunun nesi garip?
Bununla birlikte, bu kadar basit bir fenomen için, fizikçi Doppler bu araştırma için Doppler etkisi olan kendi teorilerini geliştirdi.
Günümüzde renkli Doppler efekti, hastanedeyken doktorlar tarafından kullanılan renkli Doppler ultrason makinesine, cep telefonu iletişiminin onsuz yapamayacağı sinyal baz istasyonuna; trafik polisinin araç hızını tespit etmek için kullandığı radara uygulanmaktadır.
Doppler kimdir
Doppler tam adı Christian John Doppler , 1803 yılında Avusturya'nın Salzburg şehrinde doğdu. Christian Doppler ailesi bilimsel bir aile değildir, bir duvarcı işi yürütürler ve aile geleneğine göre Doppler elbette işin halefidir. Ancak Doppler, çocukluğundan beri zayıf ve hastaydı, bu da onu iş hayatının yükünden kurtardı. Doppler o dönemde aile şirketini miras almış olsaydı, dünyada göze çarpmayan bir taş ustası tüccarı daha ve daha az parlak bir bilimsel mücevher olacağını hayal edin.
Doppler görüntüsü
Doppler, başından beri fizik araştırmalarıyla uğraşmamış, 1829'da Viyana Üniversitesi'nden mezun olmuş ve ileri matematik ve mekanik profesörüne asistan olarak atanmış ve bu süre zarfında birkaç makale yayınlamıştır. Ancak dört yıl sonra, bilinmeyen bir nedenden dolayı muhasebeci olarak çalışmak için bir fabrikaya gitti, ardından Brak'ta bir teknik ortaokula öğretmen olarak geldi ve aynı zamanda Prag Politeknik Enstitüsü'nde yarı zamanlı öğretim görevlisi olarak çalıştı. 1841'de öğretimde mükemmel olan Doppler haklıydı ve Polytechnic Institute'ta matematik profesörü oldu.
Doppler'in bir zamanlar öğrettiği Prag Politeknik Enstitüsü (şimdi Çek Teknik Üniversitesi olarak biliniyor). Resim internetten geliyor
Çocuklardan ilham alan bilimsel ilham
Bir bilim adamının ilhamı bazen bir romancınınkinden daha özgür ve efsanevidir ve Newton'un elmasına vurmak ve kuyruğunu bir yılan tarafından ısıran Kekule'yi hayal etmek gibi tesadüflerin ötesindedir. Doppler için Doppler etkisini incelemek için ilham kaynağı Apple ve Snake kadar iyi bilinmese de, aynı derecede ilginçtir.
Dinlenme günüydü ve Doppler çocukları oyun oynamaya götürdü. Prag Politeknik Enstitüsü yakınlarında bir demiryolu var ve Doppler çocuklarını orada yürüyüşe götürüyor. Çocuklar uzaktan gelen bir treni izlediler, sonra el çırparak ve alkışlayarak vızıldadılar. Doppler bu fenomeni karıştırdı, nedenini düşünüyordu. Tren yaklaştıkça flüt sesi gittikçe sertleşti, tren geçtikten sonra ses aniden düştü, tren hızla uzaklaştıkça flütün gürültüsü giderek azaldı ve kayboldu. . Sıradan biriyseniz, bunu garip bulamazsınız. Doğal olarak, ses nesnesi bize ne kadar yakınsa, ses o kadar yüksek olur. Bu, dikkate ve araştırmaya değer bir şey değil gibi görünüyor. Ama Doppler'in dikkatini çeken bu olağan fenomendir Flüt ton değişiminin prensibi nedir? Çocuklarını oyun oynamak için dışarı çıkardığını ve hava kararana kadar eve gitmediğini unutarak bu sorunu düşünmeye devam etti.
Hareket eden tren gözlemciye ne kadar yakınsa, ses o kadar sertleşir; tren geçtikten sonra sesin şiddeti giderek zayıflar.
Daha sonra, Doppler bu fenomeni büyük bir konsantrasyonla inceliyor ve bunun nedeninin Titreşim kaynağı ile gözlemci arasında, gözlemcinin duyduğu sesin frekansını titreşim kaynağının frekansından farklı kılan göreceli hareket vardır. Fenomen. Bu ünlü Frekans kayması olgusu . Ses kaynağı ile gözlemci arasında göreceli hareket vardır.Ses kaynağı gözlemciden uzaklaştığında ses dalgasının dalga boyu artar ve perde azalır.Ses kaynağı gözlemciye yaklaştığında ses dalgasının dalga boyu azalır ve perde artar. Ses perdesindeki değişiklik, ses kaynağı ile gözlemci arasındaki bağıl hız ve ses hızının oranıyla ilgilidir. Oran ne kadar büyükse, değişiklik o kadar belirgin olur, bu da Doppler etkisinin tanımıdır.
Renkli Doppler efekti prensibi
Doppler daha ayrıntılı araştırmalarla bulundu Ses kaynağı tam bir titreşimi tamamladığında, sabit bir dalga boyunda bir dalga gönderir.Frekans, bir birim zamanda tamamlanan tam titreşimlerin sayısını temsil eder, bu nedenle dalga kaynağının frekansı, birim zamanda dalga kaynağı tarafından yayılan tam dalga sayısına eşittir. . Gözlemcinin duyduğu sesin tonu, gözlemcinin aldığı frekanstır, yani birim zamanda alınan tam dalga sayısıdır. Dalga kaynağı ve gözlemci birbirine göre hareket ettiğinde, tam dalga sayısı buna göre artacak veya azalacak, böylece sesin boyutu değişecektir. Bu noktada Doppler, ses kaynağı ile gözlemci arasındaki ilişkiyi iyice inceledi ve hesaplama için bir formül buldu.
Ancak, Doppler bir sonuca varmasına rağmen, gerçek doğrulama için zamanı yoktu. Bu araştırma, bugünün bilimsel araştırmacılarının aksine, kendi işi değil, fonun finansmanı ile sadece deney yapmaları gerekiyor. Doppler etkisinin keşfi nedeniyle, daha sonra Viyana Üniversitesi Fizik Okulu'nun ilk dekanı olarak atandı. O zamandan beri, iş fiziksel sağlığı ile birlikte gittikçe daha meşgul hale geldi, böylece araştırmasını mükemmelleştirmek için enerji harcayamaz. Bundan kısa bir süre sonra Doppler İtalya'nın Venedik kentinde öldü. O yıl 49 yaşındaydı.
Her yerde Doppler etkisi
Redshift ve blueshift
Doppler etkisinin uygulama aralığı insanların hayal gücünün ötesindedir Makale bize yaklaşan bir ambulansın boynuzundaki değişikliğin Doppler etkisinin sadece küçük bir göstergesi olduğunu belirtmeye başladı. Doppler efekti yalnızca ses dalgalarına uygulanmaz, aynı zamanda tüm dalga türlerine de uygulanabilir. Amerikalı gökbilimci Hubble, Samanyolu'ndan uzaktaki gök cisimleri tarafından yayılan ışık frekansının azaldığını, yani spektrumun kırmızı ucuna gittiğini keşfetti.Bu fenomeni kırmızıya kayma olarak adlandırdı. Gök cismi Samanyolu'ndan ne kadar hızlı ayrılırsa, kırmızıya kayma o kadar büyük olur ki Gök cisimleri Samanyolu'ndan uzaklaşıyor. Bu aynı zamanda Doppler etkisinin bir uygulamasıdır.
Doppler etkisi sayesinde Hubble, evrenin genişlediği sonucuna vardı. Gökbilimciler, uzak yıldızların spektrumunun kırmızıya kaymasını gözlemler ve yıldızların ve dünyanın göreceli hızını hesaplayabilirler. Hayatımızda sık sık mobil sinyal baz istasyonları görüyoruz.Bu baz istasyonları, insanların internette konuşma ve gezinme ihtiyaçlarını karşılamak için cep telefonlarına sinyaller gönderiyor. Mobil sinyal baz istasyonlarının yapımının Doppler etkisini de hesaba kattığını bilmeliyiz. Polis, Doppler etkisinin uygulamalarından biri olan araç hızını tespit etmek için radarı kullanabilir.
Kaynak: Mikrodalga Simülasyon Forumu
