Снимки погоды NOAA для КПК
eng
hobitus.com
Как обойти введённую цензуру в интернете!
Главная Снимки из космоса Композитные снимки Анимация Расписание Исследования Оборудование Жалобная книга
Bitcoin/USD

Обновление карты ветров


 

Кристиан Иоганн ДОПЛЕР (Christian Johann Doppler)

Кристиан Иоганн ДОПЛЕР
Christian Johann Doppler,  1803–53

Австрийский физик. Родился в Зальцбурге в семье каменщика. Окончил Политехнический институт в Вене, остался в нем на младших преподавательских должностях до 1835 года, когда получил предложение возглавить кафедру математики Пражского университета, что в последний момент заставило его отказаться от назревшего решения эмигрировать в Америку, отчаявшись добиться признания в академических кругах на родине. Закончил свою карьеру в должности профессора Венского королевского имперского университета.

Суть эффекта Доплера, если кратко, заключается в следующем:

ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА - изменение частоты колебаний w или длины волны l, воспринимаемой наблюдателем при движении источника колебаний и наблюдателя друг относительно друга. Возникновение эффекта Доплера проще всего объяснить на след. примере. Пусть неподвижный источник испускает последовательность импульсов с расстоянием между соседними импульсами (пространств. периодом) l0, которые распространяются в однородной среде с пост. скоростью v, не испытывая никаких искажений (т. е. в линейной среде без дисперсии). Тогда неподвижный наблюдатель будет принимать последовательные импульсы через временной промежуток T0=l0/v. Если же источник движется в сторону наблюдателя со скоростью V, малой по сравнению со скоростью света в вакууме с (V<

Эффект Доплера.

При удалении источника от наблюдателя принимаемая частота уменьшается, что описывается той же формулой (1), но с изменённым в ней знаком скорости V. Для движений с произвольными по направлению скоростями в однородной среде эффекта Доплера зависит от угла q между скоростью V и волновым вектором k волны, принимаемой наблюдателем. При наличии дисперсии и (или) анизотропии среды важно учитывать, что в формулу (1) входит не групповая, а фазовая скорость волнового возмущения. Для движения со скоростями V, сравнимыми со скоростью света в вакууме, следует, кроме того, принять во внимание эффект релятивистского замедления времени (см. Относительности теория ), описываемый фактором g=(1-b2) -1/2, где b = V/c. В результате ф-ла эффекта Доплера примет вид:

Эффект Доплера.

Т. о., эффекта Доплера имеет чисто кинематическое происхождение. С точки зрения теории относительности, эффекта Доплера для плоских однородных волн вида А ехр iФ=A exp i(wt- kr) есть следствие инвариантности 4-cкаляра (фазы) Ф при релятивистских преобразованиях координат и времени (т. е. компонент 4-вектора {r, ct}). Другими словами, волновой вектор k и частота w ведут себя как компоненты единого 4-вектора {k, w/с}, что позволяет рассматривать эффекта Доплера (преобразование частоты) и изменение направления k (релятивистские аберрации) как две стороны одного и того же явления. Соотношение (2) позволяет выяснить все основные физические проявления эффекта Доплера. При q=0 или p наблюдается продольный эффекта Доплера, когда источник движется прямо на наблюдателя или от него и изменение частоты максимально. При q=p/2 имеет место поперечный эффекта Доплера, который связан с чисто релятивистским эффектом замедления времени и не имеет никакой волновой специфики (в частности, не зависит от фазовой скорости волн v). В средах с дисперсией волн может возникнуть сложный эффекта Доплера. При этом фазовая скорость зависит от частоты: v=v(w), и соотношение (2) становится уравнением относительно w, к-рое может допускать несколько действительных решений для заданных w0 и v, т. е. под одним и тем же углом от монохроматического источника в точку наблюдения могут приходить несколько волн с различными частотами. Появление сложного эффекта Доплера означает, что вследствие релятивистских аберраций две плоские волны, испущенные движущимся источником под разными углами, воспринимаются наблюдателем под одним и тем же углом.

Эффект Доплера.

Диаграммы направленностей покоящегося (а) и движущегося (б) диполей. Отмеченную выше взаимосвязь между эффекта Доплера и релятивистскими аберрациями можно наглядно пояснить, сравнив диаграммы направленности излучения одного и того же источника, например элементарного электрического диполя, в различных условиях. На рис. а показана диаграмма направленности покоящегося относительно наблюдателя диполя в вакууме (в плоскости диполя). При движении диполя вследствие релятивистских аберраций излучаемая энергия перераспределяется из задней в переднюю полусферу, и если дипольный момент p||V, диаграмма направленности приобретает вид, изображённый на рис. б (т. н. релятивистский "эффект прожектора", с к-рым связаны, в частности, осн. особенности синхротронного излучения). Дополнит. особенности возникают при движении источника со скоростью V>v, когда па поверхности конуса углов, удовлетворяющих условию cos q0 = v/V, знаменатель в ф-ле (2) обращается в нуль, а доплеровская частота w неограниченно возрастает, имеет место так называемый аномальный эффекта Доплера. При аномальном эффекта Доплера частота растёт с увеличением угла q, тогда как при нормальном эффекта Доплера (в том числе в случае V>v вне конуса cos q0 = v/V) под большими углами q излучаются меньшие частоты. Излучение внутри указанного конуса (соответствующего конусу Маха в газовой динамике или черенковскому конусу в электродинамике), где имеет место аномальный эффекта Доплера , сопровождается не затуханием, как при нормальном эффекта Доплера, а наоборот, усилением колебаний излучателя. В результате, если излучение на аномальных доплеровских частотах превалирует, возможна раскачка излучателя (осциллятора) за счёт энергии его поступательного движения. С аномальным эффекта Доплера связаны, в частности, генерация волн на поверхности жидкости за счёт раскачки колебаний тела, буксируемого на упругой нити с достаточно большой скоростью, самовозбуждение колебаний в некоторых электронных приборах и ряд других движений в автоколебательных системах (см. Автоколебания С ).квантовой точки зрения, аномальный эффекта Доплера соответствует излучению фотона с одновременным переходом осциллятора на более высокий энергетический уровень. Асимметрия эффекта Доплера относительно движения источника и наблюдателя следует из того, что фазовая скорость v, входящая в уравнение (2), вообще говоря, различна в движущейся и неподвижной среде; распространение звука по ветру идёт быстрее, чем против ветра, свет частично увлекается движущейся диэлектрической средой и т. п. Другими словами, величина эффекта Доплера определяется величиной и направлением скорости как источника, так и приёмника относительно среды, в которой распространяются волны. Исключение составляет случай электромагнитных волн в вакууме, когда, согласно основному постулату теории относительности, v=c во всех системах отсчёта и эффекта Доплера полностью определяется относительной скоростью источника и приёмника. Разновидностью эффекта Доплера является так называемый двойной эффекта Доплера - смещение частоты волн при отражении их от движущихся тел, поскольку отражающий объект можно рассматривать сначала как приёмник, а затем как переизлучатель волн. Если w0 и v0 - частота и скорость падающей на плоскую границу волны, то частоты wi вторичных (отражённых и прошедших) волн, распространяющихся со скоростями vi, оказываются равными:

Эффект Доплера.

где q0,i - углы между волновым вектором соответствующей волны и нормальной составляющей скорости V движения отражающей поверхности. Формула (3) справедлива и в том случае, когда отражение происходит от движущейся границы изменения состояния макроскопически неподвижной среды (например, волны ионизации в газе). Из неё следует, в частности, что при отражении от границы, движущейся навстречу волне, частота повышается, причём эффект тем больше, чем ближе скорость границы и скорость распространения отражённой волны друг к другу. В случае нестационарных сред (когда параметры среды меняются во времени) изменение частоты может происходить даже для неподвижного излучателя и приёмника - так называемый параметрический эффекта Доплера. эффекта Доплера назван в честь К. Доплера (Ch. Doppler), который впервые теоретически обосновал его в акустике и оптике (1842). Первое экспериментальное подтверждение эффекта Доплера в акустике относится к 1845. Уточнения, необходимые для наблюдения эффекта Доплера в оптике, были сделаны А. Физо (A. Fiseau, 1848), который рассмотрел, в частности, доплеровское смещение спектральных линий, обнаруженное позднее (1867) в спектрах некоторых звёзд и туманностей. Поперечный эффекта Доплера был обнаружен Г. Айвсом (Н. Ives) и Д. Стилуэллом (D. Stilwell, 1938). Обобщение эффекта Доплера на случай нестационарных сред принадлежит В. А. Михельсону (1899), на возможность сложного эффекта Доплера в средах с дисперсией и аномального эффекта Доплера при V>v впервые указали В. Л. Гинзбург и И. М. Франк (1942). Эффекта Доплера позволяет измерять скорость движения источников излучения или рассеивающих волны объектов и находит широкое практическое применение. Так, в астрофизике эффекта Доплера используется для определения скорости движения звёзд, а также скорости вращения небесных тел. Измерения доплеровского смещения линий в спектрах излучения удалённых галактик привели к выводу о расширяющейся Вселенной (см. Красное смещение ). В спектроскопии доплеровское уширение линий излучения атомов и ионов даёт способ измерения их температуры. В радио и гидролокации эффекта Доплера используется для измерения скорости движущихся целей, а также при синтезе апертуры антенны.

Если опять непонятно, тогда не берите себе это в голову, он, эффект Доплера, Вам не нужен, просто плюньте на него.

 

  ©2006 HOBITUS