Изместване на наблюдателя и ефект на Доплер
ИзследвайтеДоплеровия ефект, когато наблюдателят се движи - как се променя възприятието на звука от човек: скоростта на звука и наблюдателя, честотата на вълната, ъгълът на наблюдение.
Доплеров ефект – видима промяна в честотата на вълната, която възниква, когато наблюдателят и източникът на вълната се движат един спрямо друг.
Учебна задача
- Изчислете параметрите, които са необходими за изчисляване на честотата, възприемана от наблюдателя.
Ключови точки
- Когато движещо се тяло се движи към друго, честотата се увеличава, докато времето между последователните звукови вълни намалява. Следователно тонът е по-висок.
- Ако движението идва от обекта, тогава честотата намалява, защото времето между последователните вълни се увеличава. Тонът се понижава.
- Ако обектите не са разположени на директен път един към друг, тогава трябва да вземете предвид ъгъла между тях. Това уравнение трябва да се замени със скоростта на движение. Ъгълът трябва да се образува от зрителната линия на наблюдателя към източника на звук: vradial = v ∗ cosθ.
- Ефектът на Доплер е видимата промяна в честотата, когато наблюдателят и източникът се движат един спрямо друг.
Нека обясним ефекта на Доплер с прости думи за звуковите вълни. Ако наблюдателят се придвижи към източника на звук, тогава всяка следваща вълна се среща преди предишната. Следователно ще отнеме по-малко време, за да чуете следващия. Времето между вълните се скъсява и честотата се увеличава. Ако се отдалечим от източника, често тонът намалява. Промяната в честотата може да се използва за определяне на движението на наблюдателя и източника.
Източник на звук произвежда звукови вълни със стабилна честота в същата среда. Сега източникът се измества надясно със скорост 0,7 s. вълнафронтовете се създават със същата честота, но поради движението центърът на всеки нов вълнов фронт се измества леко надясно. В резултат на това те започват да се групират отпред и да се раздалечават зад източника.
Ако наблюдателят не се приближи до източника, тогава при изчисленията ще е необходимо да се вземе предвид ъгълът между тях. За това трябва да знаете:
- първоначалната честота на звуковата вълна (f0).
- скорост на наблюдателя (vr).
- скорост на звука във въздух или среда (c).
- ъгъл на видимост от наблюдателя към източника на звук (θ).
Звуковите вълни се произвеждат от източник със същата честота, но се възприемат по различен начин. За възприеманата честота използвайте уравнението:
Ако наблюдателят се приближи до източника, поставете плюс пред скоростта. Ако наблюдателят се отдалечи, тогава минус.