Doppler

Doppler

Τι είναι το φαινόμενο Doppler;

Το φαινόμενο Doppler είναι η παρατηρούμενη αλλαγή στη συχνότητα και το μήκος κύματος ενός κύματος από παρατηρητή που βρίσκεται σε σχετική κίνηση με την πηγή των κυμάτων. Η αλλαγή αυτή εξαρτάται και από το αν η πηγή πλησιάζει τον παρατηρητή ή απομακρύνεται από αυτόν.

Για να αντιληφθούμε το φαινόμενο και να το κατανοήσουμε, πρέπει πρώτα απ’ όλα να γνωρίζουμε τι είναι η συχνότητα , το μήκος κύματος και τι εννοούμε όταν λέμε ότι ένα σώμα βρίσκεται σε κίνηση σε σχέση με κάποιο άλλο.

To κύμα είναι μια διαταρραχή που διαδίδεται στο χώρο. Ως πηγή του κύματος θεωρούμε πάντα το σώμα που δημιουργεί αυτή τη διαταρραχή. Για να δημιουργηθεί το κύμα, η πηγή του κάνει συνήθως μια περιοδική κίνηση, δηλαδή μία κίνηση που επαναλαμβάνεται με το πέρασμα του χρόνου με τον ίδιο τρόπο, όπως είναι και η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο. 

 

Το φυσικό μέγεθος που μας δείχνει πόσες φορές επαναλαμβάνεται η κίνηση της πηγής σε χρόνο ενός δευτερολέπτου το ονομάζουμε συχνότητα της κίνησης της πηγής και συχνότητα του κύματος που παράγεται απο την πηγή. 

 

Για παράδειγμα, στην παρακάτω εικόνα, η πηγή του κύματος που προκαλεί την διαταρραχή στο σχοινί είναι το χέρι μας. Το χέρι μας κάνει μια κατακόρυφη επαναλαμβανόμενη κίνηση πάνω-κάτω και μέχρι να επαναληφθεί μία φορά αυτή η κίνηση, το κύμα έχει διαδοθεί στην απόσταση λ που φαίνεται στην εικόνα.

 

Το κύμα όμως, όπως προαναφέραμε, διαδίδεται στον χώρο. Μέχρι να επαναληφθεί μία φορά η κίνηση της πηγής, έχει διαδοθεί σε ορισμένη απόσταση. Αυτή η απόσταση ορίζεται ως το μήκος κύματος σύμφωνα με την πηγή. Το μήκος κύματος μπορεί να θεωρηθεί και ως η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών διαταρραχών (κυματοπαλμών) που δημιουργούνται από την πηγή.

Καθώς διαδίδεται το κύμα, φτάνει κάποια στιγμή σε έναν παρατηρητή που κινείται σε σχέση με την πηγή. Αυτό ουσιάστικά σημαίνει ότι έχει διαφορετική (σε τιμή ή κατεύθυνση) ταχύτητα απο την πηγή. Να θυμάστε ότι η θέση ενός σώματος δεν αλλάζει σε σχέση με ένα άλλο μόνο αν τα δύο σώματα έχουν την ίδια ταχύτητα.

Για παράδειγμα, υποθέστε ότι βρίσκεστε μέσα σε ένα κινούμενο αμάξι με την μητέρα σας και τον πατέρα σας. Η μητέρα σας δεν κινείται σε σχέση με τον πατέρα σας γιατί έχει την ίδια ταχύτητα με εκείνον, ίδια και με την ταχύτητα του αυτοκινήτου. Αντίθετα, η μητέρα σας κινείται σε σχέση με έναν ακίνητο παρατηρητή του αμαξιού που βρίσκεται έξω απο το αυτοκίνητο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο παρατηρητής και η μητέρα σας δεν έχουν την ίδια ταχύτητα.

 

Doppler
Τα κυκλάκια είναι οι διαταρραχές(κυματοπαλμοί) που εκπέμπονται απο το αυτοκίνητο. Για τον άντρα, η απόσταση ανάμεσα σε δύο διαδοχικά κυκλάκια είναι μικρότερη σε σχέση με την γυναίκα. Άρα το μήκος κύματος είναι μικρότερο για τον άντρα γιατί η πηγή πλησιάζει στον άντρα και απομακρύνεται από την γυναίκα.

Ας επιστρέψουμε όμως τώρα στο φαινόμενο μας. Παρατηρούμε ότι ο παρατηρητής αντιλαμβάνεται ότι το μήκος κύματος και η συχνότητα του κύματος είναι διαφορετικά από αυτά που αντιλαμβάνεται η πηγή. Επειδή κινείται σε σχέση με την πηγή, θα αντιλαμβάνεται διαφορετική την απόσταση στην οποία διαδίδεται το κύμα όταν έχει επαναληφθεί μία φορά η κίνηση της πηγής. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται φαινόμενο Doppler.

To φαινόμενο Doppler παρατηρείται στην καθημερινή ζωή. Η αστυνομία είναι εφοδιασμένη με συσκευές ραντάρ που ελέγχουν τις ταχύτητες των οχημάτων. Το ραντάρ, ακίνητο ως προς το δρόμο, εκπέμπει ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα το οποίο ανακλάται πάνω στο διερχόμενο όχημα. Το κύμα επιστρέφει στο ραντάρ με συχνότητα ελαφρά διαφορετική μια και η πηγή του (το όχημα) κινείται σε σχέση με τον παρατηρητή (ραντάρ). Από τη διαφορά της συχνότητας ανάμεσα στο κύμα που εκπέμπεται και αυτό που επιστρέφει η συσκευή υπολογίζει την ταχύτητα του οχήματος.

Περισσότερα για το φαινόμενο Doppler μπορείτε να μάθετε αν παρακολουθήσετε το παρακάτω βίντεο.

Περισσότερα για το φαινόμενο Doppler μπορείτε να μάθετε και αν κάνετε κλικ στην παρακάτω εικόνα.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *