Ефект Доплера

Ефект Доплера

Одиничним збудником хвиль (наконечником), що міститься посередині хвильової ванни, спершу утворюють колові хвилі.

Щоб продемонструвати зміну довжини хвилі через ефект Доплера, збудник переміщують прямолінійно.

Попередні знання

Якщо збудник хвиль рухається відносно середовища поширення, то перед ним довжина хвилі менша, а позаду нього - більша, ніж за нерухомого збудника.

Навчальна мета

Слід побачити, що хвилі, випущені в напрямку руху збудника, помітно вкорочені, тоді як хвилі, що йдуть у протилежному напрямку, видовжені. Перпендикулярно до напрямку руху довжина хвилі не змінюється.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

www.gyphy.com - Reflection

Ефект Доплера

Одиничним збудником хвиль (наконечником), що міститься посередині хвильової ванни, спершу утворюють колові хвилі.

Щоб продемонструвати зміну довжини хвилі через ефект Доплера, збудник переміщують прямолінійно.

https://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt

Схема досліду для демонстрації ефекту Доплера

• Монтажний стрижень з одиничним наконечником закріплюють на зовнішньому збуднику.
• Його ставлять з протилежного боку від внутрішнього збудника і під'єднують двома з'єднувальними кабелями до приладу.
• Зовнішній вібраційний генератор (1) розміщують збоку на задньому краї приладу.
• Наконечник підводять якомога ближче до середини хвильової ванни.

Вбудований збудник тут не потрібен. Відпустивши ручку збудника, його можна відвести вбік.

Схема досліду для демонстрації ефекту Доплера

На приладі виконують такі налаштування:

• Частота збудника: 5–25 Гц
• Амплітуда збудника: рівень 1–3
• Освітлення: безперервне

Через рух зовнішнього вібраційного генератора (1) звична картина колових хвиль здається спотвореною (2).

Схема досліду для демонстрації ефекту Доплера

• Глибину занурення наконечника слід виставити так, щоб він увесь час занурювався у воду.
• Треба стежити, щоб наконечник занурювався у воду точно вертикально - інакше картина колових хвиль спотвориться.
• Коли видно виразну хвильову картину, зовнішній вібраційний генератор повільно й рівномірно рухають праворуч (рисунок).
• При цьому спостерігають хвильову картину, схематично показану на рисунку.

Миттєвий знімок

• Виразно видно, що хвилі, випущені в напрямку руху збудника, вкорочені, тоді як хвилі, що йдуть у протилежному напрямку, видовжені.
• Перпендикулярно до напрямку руху довжина хвилі не змінюється.

Нерухомий збудник хвиль, що коливається з частотою , випускає неперервний хвильовий цуг із довжиною хвилі:

де - швидкість поширення хвилі в середовищі.

Миттєвий знімок

• Якщо збудник хвиль рухається зі швидкістю , то за період він проходить шлях .
• Довжина хвилі , утвореної рухомим збудником, перед збудником вкорочена на цю відстань, а позаду нього - видовжена на таку саму відстань, за формулою:

або

• Знак «мінус» у цій формулі діє в напрямку руху перед збудником, а знак «плюс» - позаду збудника.
• Показаний на рисунку якісний результат досліду узгоджується з цими міркуваннями.