Bài giảng: Hiệu ứng Doppler

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

974
lượt xem 119
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát.Trong hiệu ứng Doppler thật ra tần số của nguồn sóng không bị thay đổi. Để hiểu rõ nguyên nhân tạo ra hiệu ứng Doppler, sự thay đổi tần số, ta lấy ví dụ của hai người ném bóng. Người A ném bóng đến người B tại một khoảng cách nhất...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng: Hiệu ứng Doppler

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Sự thay đổi tần số sóng mà máy thu nhận được khi có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và nguồn phát Hiệu ứng Doppler đối với sóng âm Hiệu ứng Doppler đối với sóng điện từ
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Doppler Effect  This is the apparent change in frequency of waves due to the motion of the source/observer  Note: The higher the frequency the higher the pitch e.g. car sounding its horn coming toward you, ambulance siren coming toward you etc… An example of this would be a formula one car as it drives past 1/6/2012 Note how the frequency of the sound changes
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. I. HIỆU ỨNG DOPPLER ĐỐI VỚI SÓNG ÂM u : vận tốc của nguồn âm (NA) u’: vận tốc của máy thu (MT) v : vận tốc truyền âm f’:tầnnssốNA f  v (  : bước sóng của NA) f: tầ ố MT  T: chu kỳ Qui ước u > 0 NA lại gần MT , u < 0 (NA ra xa MT). u’ >0 MT lại gần NA , u’< 0 (MT ra xa NA)
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. NA và MT đều chuyển động  NA và MT tiến lại gần nhau v   u’ > 0 B A u>0 Vận tốc truyền âm từ A đến B u > 0  v v’ = v + u’ b’ a b Bước sóng do A phát ra    '    uT A B Tần số MT nhận được ’ uT v' v  u' f '  f '  f ' f f ' v u Kết luận: MT nhận được tần số lớn hơn tần số nguồn phát
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. NA và MT đều chuyển động (tt)  NA và MT đi ra xa nhau v’ = v - u’ v A B   u’ > 0  '    uT u>0 Tần số MT nhận được v  u'  f ' f f ' f vu Kết luận: MT nhận được tần số nhỏ hơn tần số nguồn phát
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. NA đứng yên, MT chuyển động u  0; u '  0 Tần số MT nhận được  u’ > 0 f ' f v  u' f ' f u’ < 0  v f ' f  TH u ' , R hợp với nhau một góc 1 u' f '  (1  cos 1 )f B A R 1 v
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 3. MT đứng yên, NA chuyển động u '  0; u  0 Tần số MT nhận được  u>0 f ' f v f ' f vu  u
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 4. NA chuyển động với vận tốc siêu thanh Âm không u: Vận tốc siêu Sóng xung kích truyền về phía thanh (u > v) trước Mặt nón Mach vt v  x I O ut Các vật sẽ rung động mạnh khi có sóng xung kích truyền qua
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Sonic Boom (Shock Waves)  If a source of sound moves faster than the speed of sound a shock wave occurs. (sonic boom) http://hyperion.advanced.org/19537/java/Doppler.html
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. II. HIỆU ỨNG DOPPLER ĐỐI VỚI SÓNG ĐIỆN TỪ HQC K (Oxyz) gắn với máy thu T y y’ HQC K’ (O’x’y’z’) gắn với nguồn phát N O’x’//Ox; O’y’//Oy; O’z’//Oz x’  O x N O  O ' (t  0 ) T Máy thu T nằm trong mp Oxy, góc giữa và đo trong hệ K là   Theo nguyên lí tương đối: Các hiện tượng vlí xảy ra giống nhau hòan tòan tron mọi hqc quán tính (các đk như nhau) Vận tốc của ánh sáng (sóng đtừ)trong chân không là không đổi trong mọi hqc quán tính  Phương trình của mọi hiện tượng vật lí đều bất biếnđối với phép biến đổi Lorentz
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Vận dụng thuyết tương đối Anhxtanh PT sóng cầu trong HQC K’ của nguồn phát N S'  A ( r ' ) expi(' t ' k ' x ' cos ' k ' y' sin ' ' ) ' : số sóng (độ dài của vectơ sóng) k'   c ’ góc hợp bởi u ' & T N PT sóng cầu trong HQC K của máy thu T S  A(r ) expi(t  kx cos   ky sin   )  :độ dài của vectơ sóng k c  Phép biến đổi Lorentz
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1.Vận dụng thuyết tương đối Anhxtanh (tt) Thực hiện phép biến đổi Lorentz đối với (2) thì nó phải dẫn đến pt (1)  u  ' 1  cos   (*) 1   c 2  k u k ' cos  '  (cos  ) c 1  2 k ' sin  '  k sin   ' 
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Biến đổi tần số  Từ công thức (*) suy ra: f ' 1  2 ' 1   2 Hay f  (a)  u u (1  cos ) (1  cos ) c c   Công thức (a) ứng nguồn phát sóng chuyển động với vận tốu c hợp với phương quan sát 1 góc .  Nếu u
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 3. Hiệu ứng Doppler ngang  Nguồn âm vuông góc với phương quan sát   2  Đối với sóng điện từ f  f ' 1  2  f '  Sóng điện từ có hiệu ứng Doppler ngang  Đối với sóng âm: cos  = 0  f = f’ Sự trôi chậm của thời gian T0 T • T’=T0: chu kỳ dđ của điện từ trong HQC K’ 2 1  • T: chu kỳ dđ của điện từ trong HQC K hay f  f 0 1   2 Hiệu ứng Doppler ngang (tỉ lệ u2/c2 ) yếu hơn hiệu ứngDoppler dọc (tỉ lệ với u/c) một cách đáng kể
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Applications of Doppler Effect (Medicine)  Ultrasonic waves reflected from red blood cells can be used to determine the velocity of blood flow.  Reflection of ultrasonic waves can also be used to detect the movement of the chest of a young fetus and to monitor its heartbeat.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Applications of Doppler Effect (Radar Speed Trap) Police can check the speed of a vehicle with a radar gun. The radar gun sends microwaves towards the vehicle. The waves reflected back to the gun have a higher frequency because of the Doppler effect. The microwave receiver in the radar gun detects the difference in frequency f between the emitted signal and the received signal. The speed of the car is calculated from this, and displayed automatically on a screen.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Doppler Flow Meter A Doppler flow meter measures the speed of red blood cells.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. The Doppler Effect 1. Light emitted from an object moving towards you will have its wavelength shortened. BLUESHIFT 2. Light emitted from an object moving away from you will have its wavelength lengthened. REDSHIFT 3. Light emitted from an object moving perpendicular to your line-of-sight will not change its wavelength.