14. Ефект Доплера

Ефектом Доплера називається зміна частоти хвиль, що реєструється приймачем, що відбувається внаслідок руху джерела цих хвиль та приймача. Наприклад, при наближенні до нерухомого спостерігача поїзда, що швидко рухається тон звукового сигналу останнього вище, а при видаленні поїзда - нижче тону сигналу, що подається тим же поїздом, коли він стоїть на станції.

Уявімо, що спостерігач наближається зі швидкістю ін до нерухомого щодо середовища джерела хвиль. При цьому він зустрічає за один і той інтервал часу більше хвиль, ніж за відсутності руху. Це означає, що сприймається частота vy більша за частоту хвилі, що випускається джерелом. Але якщо довжина хвилі, частота та швидкість поширення хвилі пов'язані співвідношенням:

Ефект Доплера можна використовувати визначення швидкості руху тіла у середовищі. Для медицини це має особливе значення. Наприклад, розглянемо такий випадок. Генератор ультразвуку поєднаний із приймачем у вигляді деякої технічної системи.

Технічна система нерухома щодо середовища.

У середовищі зі швидкістю u0 рухається об'єкт (тіло). Генератор випромінює ультразвук із частотою v1. Об'єктом, що рухається, сприймається частота v1, яка може бути знайдена за формулою:

де v – швидкість поширення механічної хвилі (ультразвуку).

У медичних додатках швидкість ультразвуку значно більша за швидкість руху об'єкта.

(u & gt; u0). Для цих випадків маємо:

Ефект Доплера використовується для визначення швидкості кровотоку, швидкості руху клапанів та стінок серця (доплерівська ехокардіографія) та інших органів; потоку енергії хвиль. Хвильовий процес пов'язаний із поширенням енергії. Кількісною характеристикою енергіїє потік енергії.

Потік енергії хвиль дорівнює відношенню енергії, що переноситься хвилями через деяку поверхню, до часу, протягом якого ця енергія перенесена:

Одиницею потоку енергії хвиль є ват (Вт).

Потік енергії хвиль, віднесений до площі, орієнтованої перпендикулярно до напряму поширення хвиль, називають щільністю потоку енергії хвиль, або інтенсивністю хвиль.