Толковые словари о физике

А Б В Г Д Е Ё Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я C G K S

ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ изменение частоты колебаний w или длины волны l, воспринимаемой наблюдателем, при движении источника колебаний и наблюдателя относительно друг друга. Возникновение Д. э. проще всего объяснить на след. примере. Пусть неподвижный источник испускает последовательность импульсов с расстоянием между соседними импульсами, равным l0, к-рые распространяются в однородной среде с пост. скоростью v, не испытывая никаких искажений (т. е. в линейной среде без дисперсии). Тогда неподвижный наблюдатель будет принимать последовательные импульсы через временной промежуток Т0=l0/v. Если же источник движется в сторону наблюдателя со скоростью V<-v, то соседние импульсы оказываются разделёнными меньшим промежутком времени T=l/v, где l=l0- VT0. Если вместо импульсов рассматривать соседние максимумы поля в непрерывной гармонической волне, то при Д. э. частота этой волны w=2p/Т, воспринимаемая наблюдателем, будет больше частоты w0=2p/T0, испускаемой источником: w=w0/(1-V/v). (1) При удалении источника от наблюдателя принимаемая частота уменьшается, что описывается той же ф-лой (1), но с изменённым в ней знаком скорости V. Для движений с произвольными скоростями (в т. ч. со скоростями, равными или близкими к скорости света) в однородных средах необходимо учитывать угол q между скоростью V и волновым вектором k излучаемой волны, а также принимать во внимание эффект релятив. замедления времени (см. << ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ >>), описываемый фактором g=(1-b2)-1/2, где b=V/c. В этом случае Здесь, как и в ф-ле (1), v — фазовая скорость волнового возмущения с частотой w, распространяющегося в среде в направлении q. Таким образом, Д. э. имеет чисто кинематич. происхождение и возникает как для волновых, так и неволновых движений любой природы при наблюдении их в двух движущихся относительно друг друга системах отсчёта. С точки зрения теории относительности Д. э. для плоских однородных волн вида AехрiФ=Aехрi(wt-kr) есть следствие инвариантности 4-скаляра (фазы) Ф при релятив. преобразованиях координат и времени (т. е. компонентов 4-вектора (r, ct)). Другими словами, волновой вектор k и частота w ведут себя как компоненты единого 4-вектора (k, w/с), что позволяет рассматривать Д. э. (преобразование частоты) и изменение направления k (релятив. аберрации) как две стороны одного и того же явления. Из соотношения (2) можно выяснить все осн. физ. проявления Д. э. При q=0 или p наблюдается продольный Д. э., когда источник движется прямо на наблюдателя или от него, и изменение частоты максимально. При q=p/2 имеет место поперечный Д. э., к-рый связан с чисто релятив. эффектом замедления времени и не имеет никакой волновой специфики (в частности, не зависит от фазовой скорости волн v). В средах с дисперсией волн может возникнуть сложный Д.э. При этом фазовая скорость зависит от частоты v=v(w) и соотношение (2) становится ур-нием относительно w, к-рое может допускать неск. действит. решений для заданных w0 и q, т. е. под одним и тем же углом от монохроматич. источника в точку наблюдения могут приходить неск. волн с разл. частотами. Появление сложного Д. э. означает, что вследствие релятив. аберраций две плоские волны, испущенные движущимся источником под разными углами, воспринимаются наблюдателем под одним и тем же углом. Дополнит. особенности Д. э. возникают при движении источника со скоростью V>v, когда на поверхности конуса углов, удовлетворяющих условию cos q0=v/V, знаменатель в ф-ле (2) обращается в нуль, а доплеровская частота w неограниченно возрастает — т. н. а н о м а л ь н ы й Д.э. Внутри указанного конуса (соответствующего конусу Маха в аэродинамике или черенковскому конусу в электродинамике; (см. << ЧЕРЕНКОВА—ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ >>), где имеет место аномальный Д. э., излучение доплеровских частот сопровождается не затуханием, как при норм. Д. э., а, наоборот, раскачкой колебаний излучателя (осциллятора) за счёт энергии его поступат. движения. С квант. точки зрения это соответствует излучению фотона с одноврем. переходом осциллятора на более высокий энергетич. уровень. При аномальном Д. э. частота растёт с увеличением угла q, тогда как при норм. Д. э. (в т. ч. в случае V>v вне конуса cosq0=v/V) под большими углами q излучаются меньшие частоты. Асимметрия Д. э. относительно движения источника и наблюдателя следует из того, что фазовая скорость г, входящая в ур-ние (2), различна в движущейся и неподвижной среде: распространение звука по ветру идёт скорее, чем против ветра, свет частично увлекается движущейся диэлектрич. средой и т. п. Другими словами, величина Д. э. определяется величиной и направлением скорости как источника, так и приёмника относительно среды, в к-рой распространяются волны. Исключение составляет случай эл.-магн. волн в вакууме, когда v=c во всех системах отсчёта, и Д. а. полностью определяется относит. скоростью источника и приёмника. Разновидностью Д. э. явл. т. н. двойной Д. э.— смещение частоты волн при отражении их от движущихся тел, поскольку отражающий объект можно рассматривать сначала как приёмник, а затем как переизлучатель волн. Если w0 и vО — частота и скорость падающей волны, то частоты wi вторичных (отражённых и прошедших) волн оказываются равными: где q0 и qi — углы между волновым вектором соответствующей волны и нормальной составляющей скорости движения отражающей поверхности V. Ф-ла (3) справедлива и в том случае, когда отражение происходит от движущейся неоднородности, создаваемой за счёт изменения состояния макроскопически неподвижной среды (напр., волны ионизации в газе). Из неё следует, в частности, что при отражении от движущейся навстречу границы частота повышается, причём эффект тем больше, чем ближе скорость границы и скорость распространения отражённой волны. В случае нестационарных сред (когда параметры среды меняются во времени) изменение частоты может происходить даже для неподвижного излучателя и приёмника — т. н. параметрический Д. э. Д. э. назван в честь австр. физика К. Доплера (Ch. Doppler), к-рый впервые теоретически обосновал этот эффект в акустике и оптике (1842). Первое эксперим. подтверждение Д. э. в акустике относится к 1845. Франц. физик А. Физо ввёл (1848) понятие доплеровского смещения спектральных линий, к-рое вскоре было обнаружено (1867) в спектрах нек-рых звёзд и туманностей. Поперечный Д. э. был обнаружен амер. физиками Г. Айвсом и Д. Стилуэллом (1938). Обобщение Д. э. на случай нестационарных сред принадлежит В. А. Михельсону (1899), на возможность сложного Д. э. в средах с дисперсией и аномального Д. э. при V>v впервые указали В. Л. Гинзбург и И. М. Франк (1942). Д. э. позволяет измерять скорость движения источников излучения или рассеивающих волны объектов и находит широкое практич. применение. Так, в астрофизике Д. э. используется для определения скорости движения звёзд, а также скорости вращения небесных тел. Измерения доплеровского смещения линий в спектрах излучения удалённых галактик привели к выводу о расширяющейся Вселенной (см. << КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ >>). В спектроскопии доплеровское уширение линий излучения атомов и ионов даёт способ измерения их темп-ры. В радио- и гидролокации Д. э. используется для измерения скорости движущихся целей, а также при синтезе апертуры (см. << АНТЕННА >>).

Вы можете поставить ссылку на это слово: <a href="http://www.physics-words.com/130/196/2768932.html">ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ</a> будет выглядеть так: ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ