Mikä on Doppler-vaikutus?

Doppler -efekti syntyy, kun jotain ääntä tai valoa lähettävää liikkuu suhteessa tarkkailijaan. Kohde, tarkkailija tai molemmat voivat liikkua aiheuttaen ilmeisen muutoksen kohteen lähettämien aallonpituuksien taajuudessa. Doppler -vaikutus selittää, miksi töykeän kuljettajan auton torven näyttää muuttuvan taajuudessa, kun hän zoomaa, kun se nojaa siihen, ja tämän vaikutuksen ymmärtäminen voi auttaa tutkijoita tekemään erilaisia ​​havaintoja ympäröivästä maailmasta.

Tämän vaikutuksen ehdotti ja kuvasi Christian Doppler vuonna 1842. Kuten usein tapahtuu, ensimmäinen esiintyjä sai nimeä vaikutuksen, joten ilmiö tunnetaan nyt nimellä “Doppler -efekti”. Monet ihmiset tuntevat peruskonseptin, vaikka he eivät oikein ymmärrä, miten se toimii. Lyhyt versio tarinasta on, että kun kohde lähestyy tarkkailijaa, aallonpituudet pakataan, jolloin taajuus kasvaa, ja kun kohde liikkuu pois, aallonpituudet leviävät ja aiheuttavat vastaavan taajuuden laskun.

Kun kohde lähestyy tarkkailijaa, aallonpituuksien taajuus näyttää kasvavan, ilmiönä, joka tunnetaan nimellä blueshifting. Kun kohde siirtyy kauemmas tarkkailijasta, taajuus näyttää pienenevän tarkkailijan näkökulmasta tilanteessa, joka tunnetaan punaisena siirtona. Toinen esimerkki, jota käytetään yleisesti Doppler -tehosteen havainnollistamiseen, on hätäajoneuvon sireeni. Ajoneuvon lähestyessä sireenin äänenvoimakkuus näyttää muuttuvan, jolloin se kuulostaa korkeammalta, ja kun se siirtyy pois, sireeni alkaa kuulostaa matalammalta.

Tämä mielenkiintoinen vaikutus ei ole vain kiehtova havaita. Tieto Doppler -efektistä voi antaa ihmisten käyttää sitä mittausten tekemiseen. Tietoisuus tämän vaikutuksen aiheuttamasta taajuuden muutoksesta voi esimerkiksi antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden määrittää, kuinka kaukana tähdet ovat ja kasvavatko ne lähempänä vai kauempana suhteessa maapalloon. Kyky kartoittaa tähdet Doppler -efektillä on antanut tähtitieteilijöille mahdollisuuden ehdottaa useita teorioita universumista, mukaan lukien ajatus siitä, että maailmankaikkeus laajenee hitaasti.

Lääketieteessä Doppler -tehostetta käytetään lääketieteellisessä kuvantamisessa tietojen keräämiseksi reaaliaikaisten kuvantamistutkimusten aikana. Koska aallonpituuksien taajuus voidaan mitata ja kuvata tarkasti oikeilla laitteilla, ihmiset voivat käyttää tämän taajuuden muutoksia ymmärtääkseen, miten jokin toimii, jos he tietävät oikeat yhtälöt, joita käytetään näiden muutosten seurausten ymmärtämiseen. Lukuisat muut kentät hyödyntävät Doppler -tehostetta tiedon keräämiseen tai jakeluun.