Question

Opisz, na czym polega efekt Dopplera. Gdzie można go
zaobserwować? Jakie zwierzęta i jak wykorzystują go do poruszania się?

1. W jakich sytuacjach w życiu codziennym możesz spotkać się z efektem
Dopplera? Jak można go zaobserwować?
2. Jak ruch źródła dźwięku wpływa na zmianę częstotliwości odbieraną przez
nieruchomego obserwatora? Kiedy częstotliwość ta będzie wzrastać, a kiedy
maleć?
3. Jak zmienia się słyszany przez przechodnia dźwięk syreny karetki, gdy
rozpędzony pojazd go mija?
4. Podaj przykłady praktycznego zastosowania efektu Dopplera.
5. Jak efekt Dopplera jest wykorzystywany przez nietoperze podczas
polowania?

Answer 1

1 Efekt Dopplera to zjawisko, które polega na zmianie częstotliwości odbieranych fal w momencie, gdy źródło lub obserwator jest w ruchu. Efekt ten można zaobserwować w przypadku fal dźwiękowych oraz fal np. z zakresu światła widzialnego. Zjawisko Dopplera najłatwiej można zobrazować przytaczając karetkę pogotowia ratunkowego jadącą na sygnale.

2 Ruch w kierunku źródła dźwięku powoduje zwiększenie częstotliwości, gdyż obserwator z prawej strony przechodzi przez większą liczbę grzbietów fal niż wówczas, gdyby był nieruchomy. Ruch w przeciwnym kierunku (oddalanie się od źródła) zmniejsza częstotliwość, obserwator z lewej strony pokonuje mniejszą liczbę grzbietów fal.

3 nie rozumiem do końca

4 Astronomia

Zmiana barwy światła pochodzącego z oddalających się galaktyk

Radar

Na efekcie Dopplera opiera się zasada działania radaru dopplerowskiego. Jeżeli fale radiowe odbijają się od ruchomego obiektu, to ich częstotliwość się zmienia. Pomiar częstotliwości odbitej fali pozwala na bardzo precyzyjny pomiar prędkości przedmiotów odbijających promieniowanie mikrofalowe lub podczerwone. Radary używane przez policję do pomiaru prędkości opierają się na takiej zasadzie. Jeżeli radar jest umieszczony w poruszającym się samochodzie policji, to dodatkowo do pomiaru musi być dodana prędkość obserwatora.

Diagnostyka medyczna

W obrazowych badaniach diagnostycznych cenną informację daje nie tylko kształt anatomicznych struktur, lecz także kierunek i prędkość niektórych poruszających się tkanek. Zdecydowanie najważniejsze znaczenie ma wizualizacja i kwantyfikacja ruchu przepływającej w sercu i naczyniach krwionośnych krwi.Udoskonaleniem konwencjonalnych aparatów ultrasonograficznych było wprowadzenie ultrasonografii dopplerowskiej. Jeżeli głowica ultradźwiękowa potrafi rejestrować nie tylko opóźnienie echa wysyłanego dźwięku, lecz również jego wysokość, to na obrazie można kolorami pokazać ruch ciała. Jeżeli chce się zaobserwować bicie serca płodu, aby postawić diagnozę jeszcze w okresie prenatalnym, staje się to bezcenną informacją. Po umieszczeniu głowicy ultradźwiękowej w przełyku możliwe jest dokładniejsze badanie struktur serca, nieprawidłowości budowy i przepływ krwi. Ultrasonografia dopplerowska jest szczególnie przydatna w diagnostyce wad serca.

Efekt Dopplera wykorzystywany jest także w metodzie laserowo-dopplerowskiego pomiaru ukrwienia skóry która pozwala na nie inwazyjny pomiar stopnia ukrwienia tkanek skóry właściwej przy diagnozowaniu takich schorzeń jak cukrzyca czy zespół Reynaud.

5 Nietoperze wytwarzają dźwięki, fala akustyczna odbija się od powierzchni tworząc echo. Echo wytwarzanego dźwięku echolokacyjnego przez nietoperza kiedy zbliża się do celu, ma większą częstotliwość, niż dźwięk, który wytwarza nieruchomy nietoperz. Niskie częstotliwości służą do określania odległości, większe natomiast do określania ruchu oraz w czasie polowania na ofiarę.