Эффект Доплера
Установление зависимости частоты колебания ультразвука от скорости источника сигнала. Типичный пример проявления эффекта Доплера на практике. Скорость распространения звуковой волны. Возможные варианты направлений движения источника и приемника.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.09.2015 |
| Размер файла | 427,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторная работа
Эффект Доплера
Оборудование: ультразвуковая установка, источник ультразвука, приемник ультразвука, установка «Кобра 3», фотоэлектрический датчик, ноутбук.
Цель работы: установление зависимости частоты колебания ультразвука от скорости источника (приемника) сигнала.
Краткая теория
Эффектом Доплера называется изменение частоты колебаний, воспринимаемой приемником, при движении источника этих колебаний и приемника друг относительно друга. Например, из опыта известно, что тон гудка пожарной машины для обоих наблюдателей, стоящих за и перед машиной, будет одной и той же частоты (Рисунок 1,а). Наблюдатель, к которому приближается машина, слышит звук более высокой частоты, а наблюдатель, от которого машина удаляется, - более низкий звук (Рисунок 1,б).
Рисунок 1. Типичный пример проявления эффекта Доплера на практике
Для рассмотрения эффекта Доплера предположим, что источник и приемник звука движутся вдоль соединяющей их прямой; Vист и Vпр,-- соответственно скорости движения источника и приемника, причем они положительны, если источник (приемник) приближается к приемнику (источнику), и отрицательны, если удаляется. Частота колебаний источника равна v0.
Источник в приемник покоятся относительно среды, т. е.
Vист = Vпр = 0.
Если V -- скорость распространения звуковой волны в рассматриваемой среде, то длина волны:
.
Распространяясь в среде, волна достигнет приемника и вызовет колебания его звукочувствительного элемента с частотой
Следовательно, частота v звука, которую зарегистрирует приемник, равна частоте v0, с которой звуковая волна излучается источником.
Приемник приближается к источнику, а источник покоится, т.е.
Vпр > 0, Vист = 0.
В данном случае скорость распространения волны относительно приемника станет равной V +Vпр.
Так как длина волны при этом не меняется, то
т. е. частота колебаний, воспринимаемых приемником, в раз больше частоты колебаний источника.
3. Источник приближается к приемнику, а приемник покоится, т.е.
Vист > 0, Vпр = 0.
Скорость распространения колебаний зависит лишь от свойств среды, поэтому за время, равное периоду колебаний источника, излученная им волна пройдет в направлении к приемнику расстояние VT (равное длине волны ) независимо от того, движется ли источник или покоится.
За это же время источник пройдет в направлении волны расстояние VистT (Рисунок 2), т. е. длина волны в направлении движения сократится и станет равной
Тогда
,
т. е. частота v колебаний, воспринимаемых приемником, увеличится в раз. В случаях 2 и 3, если Vист < 0 и Vпр < 0, знак будет обратным.
Рисунок 2. Длина волны при приближении источника к покоящемуся приемнику
4. Источник и приемник движутся относительно друг друга.
Используя результаты, полученные для случаев 2 и 3, можно записать выражение для частоты колебаний, воспринимаемых приемником:
(1)
причем верхний знак берется, если при движении источника или приемника происходит их сближение, нижний знак -- в случае их взаимного удаления.
Из приведенных формул следует, что эффект Доплера различен в зависимости от того, движется ли источник или приемник. Если направления скоростей Vпр, и Vист не совпадают с проходящей через источник и приемник прямой, то вместо этих скоростей в формуле (1) надо брать их проекции на направление этой прямой (см. таблицу 1).
Таблица 1. Возможные варианты направлений движения источника и приемника
частота колебание ультразвук доплер
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Распространение волн в упругой среде. Уравнение плоской и сферической волны. Принцип суперпозиции, разложение Фурье и эффект Доплера. Наложение встречных плоских волн с одинаковой амплитудой. Зависимость длины волны от относительной скорости движения.
презентация [2,5 M], добавлен 14.03.2016Аспекты науки, влияющие на звук при перемещении среды, источника, приемника звуковых колебаний. Приборы, созданные на основе эффекта Доплера, аэродинамики и их спользование в наше время. Ученые, которые повлияли на развитие акустики движущихся сред.
реферат [397,3 K], добавлен 20.12.2010Основные законы и правила распространения звуковых волн в различных средах, виды звуковых колебаний и их применение. Основные объективные и субъективные характеристики, скорость распространения, интенсивность. Эффект Доплера, ультразвук и инфразвук.
реферат [38,4 K], добавлен 24.06.2008Физические основы действия ультразвуковых волн на вещество. Низкочастотный и высокочастотный ультразвук. Хирургическое применение ультразвука. Эффект Доплера, применение для неинвазивного измерения скорости кровотока. Вибрации, физические характеристики.
контрольная работа [57,9 K], добавлен 25.02.2011Влияние канального эффекта на скорость детонации шпурового заряда ВВ в зависимости от скорости распространения ударной волны по радиальному зазору между стенкой шпура и боковой поверхностью патронов ВВ. Определение оптимальных параметров заряжания ВВ.
статья [643,9 K], добавлен 28.07.2012О неприменимости в рамках специальной теории относительности релятивистского члена и формулы сокращения Фиджеральда. Формула эффекта Доплера для акустических явлений, пояснения о физической длине. Рассмотрение опыта Майкельсона с учетом эффекта Доплера.
статья [2,1 M], добавлен 02.10.2010Величины, характеризующие волну, ее свойства и колебания. Условия возникновения механической ее разновидности. Специфика поперечной и продольной волны. Особенности колебания водной поверхности. Громкость звука, визуальное представление звуковой волны.
презентация [293,9 K], добавлен 27.02.2014Поширення світла в ізотопних середовищах. Особливості ефекту відбивання світла. Аналіз сутності ефекту Доплера - зміни частоти і довжини хвиль, які реєструються приймачем і викликані рухом їх джерела і рухом приймача. Ефект Доплера в акустиці та оптиці.
реферат [423,0 K], добавлен 07.12.2010Анализ явлений аберрации света, эффекта Доплера и явления "деформации" наблюдаемых отрезков. Некорректное определение действительной скорости относительного движения инерциальных систем отсчета Эйнштейном. Анализ ошибок его "мысленных экспериментов".
статья [157,4 K], добавлен 18.11.2009Условия возникновения колебаний. Гармонические колебания и их характеристики. Скорость и ускорение. Затухающие, вынужденные колебания, резонанс. Период математического и пружинного маятников. Волны в упругой среде. Длина, интенсивность и скорость волны.
шпаргалка [62,5 K], добавлен 08.05.2009Типы волн и их отличительные особенности. Понятие и исследование параметров упругих волн: уравнения плоской и сферической волн, эффект Доплера. Сущность и характеристика стоячих волн. Явление и условия наложения волн. Описание звуковых и стоячих волн.
презентация [362,6 K], добавлен 24.09.2013Определение частоты и сложение колебаний одного направления. Пропорциональные отклонения квазиупругих сил и раскрытие физической природы волны. Поляризация и длина продольных и поперечных волн. Общие параметры вектора направления и расчет скорости волны.
презентация [157,4 K], добавлен 29.09.2013Изучение единиц выражения скорости и приборов, которыми она измеряется. Определение зависимости скорости от времени для двух тел, скорости при равномерном движении. Исследование понятий механического движения, тела отсчета, траектории и пройденного пути.
презентация [1,2 M], добавлен 12.12.2011Понятие волны и ее отличие от колебания. Значение открытия электромагнитных волн Дж. Максвеллом, подтверждающие опыты Г. Герца и эксперименты П. Лебедева. Процесс и скорость распространения электромагнитного поля. Свойства и шкала электромагнитных волн.
реферат [578,5 K], добавлен 10.07.2011Колебания - один из самых распространенных процессов в природе и технике. Процесс распространения колебаний среди множества взаимосвязанных колебательных систем называют волновым движением. Свойства свободных колебаний. Понятие волнового движения.
презентация [5,0 M], добавлен 13.05.2010Преобразование исходной системы уравнений к расчётной форме. Зависимость длины волны от скорости распространения. Механизмы возникновения волн на свободной поверхности жидкости. Зависимость между групповой скоростью волн и скоростью их распространения.
курсовая работа [451,6 K], добавлен 23.01.2009Исследование распространения акустических возмущений в смесях жидкости с газовыми пузырьками с учетом нестационарных и неравновесных эффектов межфазного взаимодействия. Расчет зависимости фазовой скорости и коэффициента затухания в пузырьковой жидкости.
курсовая работа [433,2 K], добавлен 15.12.2014Звук как источник информации. Причина и источники звука. Амплитуда колебаний в звуковой волне. Необходимые условия распространения звуковых волн. Длительность звучания камертона на резонаторе и без него. Использование в технике эхолокации и ультразвука.
презентация [3,7 M], добавлен 15.02.2011Зависимость показателя преломления от частоты падающего света. Разложение сложного излучения в спектр. Уравнение движения электронов атомов вещества под действием поля световой волны. Скорости ее распространения. Суммарный дипольный момент атомов.
презентация [229,6 K], добавлен 17.01.2014Немецкий физик Томас Иоганн Зеебек - первооткрыватель явления термоэлектричества. Открытие термоэлектрического эффекта Зеебека как результат опыта Эрстеда по воздействию постоянного электрического тока на магнитную стрелку с изменением источника тока.
реферат [244,9 K], добавлен 26.06.2013
