Ako funguje Dopplerov jav?

apple-desk-designer-display

Dopplerov jav je fyzikálny jav, ktorý môžeme pozorovať vôkol seba takmer denne. Tento jav popisuje závislosť vnímanej frekvencie vlnenia (napríklad zvuku) od rýchlosti pohybu zdroja vlnenia a rýchlosti pohybu pozorovateľa, prípadne rýchlosti pohybu prenosového média. Jeho využitie je veľmi široké a uplatňuje sa aj v oblastiach ako astronómia, alebo v radarovej technike.

Objav tohto javu

Tento jav ako prvý opísal a zdôvodnil rakúsky fyzik Christian Doppler v roku 1842. Všimol si, že keď okolo neho prešla lokomotíva, na ktorej bola zapnutá siréna, počul inú frekvenciu tohto zvuku keď sa ku nemu približovala a inú, keď sa od neho vzďaľovala. Práve túto situáciu môžeme pozorovať, napríklad ak okolo nás prejde rýchlo sa pohybujúce auto. Keď sa ku nám približuje, počujeme frekvenciu otáčok motora vyššiu ako je v skutočnosti, v momente keď je na našej úrovni počujeme skutočnú frekvenciu a keď sa od nás vzďaľuje počujeme frekvenciu nižšiu. Táto závislosť vnímanej frekvencie sa dá matematicky vyjadriť vzorcom: f* = (c – v / c – u ) * f , kde f* je vnímaná frekvencia, c rýchlosť signálu (zvuku), v rýchlosť pozorovateľa, u rýchlosť zdroja zvuku a f pôvodná frekvencia signálu. Z tohto vzorca vyplýva kritická situácia, ak sa zdroj zvuku blíži k pozorovateľovi rýchlosťou zvuku (c=u), v takom prípade všetky zvuky zo zdroja dorazia k pozorovateľovi naraz a vzniká rázová vlna. Tento prípad môžeme pozorovať napríklad ak stíhačka dosiahne rýchlosť zvuku.

Praktické využitie Dopplerovho javu

Tento jav má široké využitie v meracej a radarovej technike. V meracej technike sa využíva pri elektronickom meraní rýchlosti prietoku média, napríklad v rôznych potrubiach. Ďalším využitím je meranie rýchlosti tuhých telies, napríklad letecké radary, sonary ponoriek, policajné radary, či meranie rýchlosti lôpt, alebo bežcov pri rôznych športoch.

Všetky tieto zariadenia fungujú na podobnom princípe. Existujú dva druhy spôsobu merania. Prvý spôsob je práve zmena pozorovanej frekvencie spojitého signálu odrazeného od pozorovaného telesa. Zdroj vyšle spojitý signál ku objektu, tento signál sa od neho odrazí späť ku zdroju signálu, ktorý následne porovná frekvenciu odrazeného s frekvenciou vysielaného signálu a vyhodnotí rýchlosť objektu. Druhý spôsob využitia Dopplerovho javu pri meraní je, ak zdroj signálu nevysiela k objektu spojitý signál, ale len impulzy signálu. Tieto impulzy sa odrážajú od objektu späť k zdroju a ten porovnáva periódu vysielania impulzov s periódou odrazených impulzov.

Ďalšie uplatnenie našiel tento jav v astronómii. Vedci zistili, že špecifické oblasti spektra žiarenia hviezd sa líšia pri rôznych hviezdach. A keďže aj svetlo je vlnenie (elektromagnetické) a jeho rýchlosť nezávisí od prostredia v ktorom sa šíri, mení sa jeho vlnová dĺžka (farba ktorú vnímame). Keď vedci porovnali tieto špecifické spektrá vzdialenejších hviezd so Slnkom, zistili akou rýchlosťou sa vzhľadom na našu slnečnú sústavu pohybujú.

Ako môžeme vidieť, tento jednoduchý fyzikálny jav sa uplatnil v mnohých oblastiach vedy a techniky. Ak okolo vás nabudúce rýchlo prejde auto (najlepšie so zapnutou sirénou), sami môžete tento jav spozorovať.

Zdroj vlnenia, ktorý sa pohybuje doľava. Vlnenie má vyššiu frekvenciu v smere pohybu zdroja a nižšiu za zdrojom vlnenia.

Žiadne komentáre

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *