14. Ефект на Доплер

Ефектът на Доплер е промяна в честотата на вълните, записана от приемника, която възниква поради движението на източника на тези вълни и приемника. Например, когато бързо движещ се влак се приближава към неподвижен наблюдател, тонът на звуковия сигнал на последния е по-висок, а когато влакът се отдалечава, той е по-нисък от тона на сигнала, подаван от същия влак, когато той стои на гарата.

Да си представим, че наблюдателят се приближава със скорост v към източник на вълни, който е неподвижен спрямо средата. В същото време той среща повече вълни в един и същ интервал от време, отколкото при липса на движение. Това означава, че възприеманата честота vy е по-голяма от честотата на вълната, излъчвана от източника. Но ако дължината на вълната, честотата и скоростта на разпространение на вълната са свързани с:

Ефектът на Доплер може да се използва за определяне на скоростта на тялото в среда. За медицината това е от особено значение. Например, разгледайте този случай. Ултразвуковият генератор е комбиниран с приемника под формата на някаква техническа система.

Техническата система е неподвижна спрямо околната среда.

Обект (тяло) се движи в средата със скорост u0. Генераторът излъчва ултразвук с честота v1. Движещият се обект възприема честотата v1, която може да се намери по формулата:

където v е скоростта на разпространение на механична вълна (ултразвук).

В медицинските приложения скоростта на ултразвука е много по-голяма от скоростта на обекта

(u > u0). За тези случаи имаме:

Доплеровият ефект се използва за определяне на скоростта на кръвния поток, скоростта на движение на клапите и стените на сърцето (доплерова ехокардиография) и други органи; вълнов енергиен поток. Вълновият процес е свързан с разпространението на енергия. Количествена характеристика на енергиятае потокът от енергия.

Потокът на вълновата енергия е равен на съотношението на енергията, пренесена от вълните през определена повърхност, към времето, през което тази енергия е пренесена:

Единицата за вълнов енергиен поток е ват (W).

Вълновият енергиен поток, свързан с площта, ориентирана перпендикулярно на посоката на разпространение на вълната, се нарича плътност на вълновия енергиен поток или интензитет на вълната.