Эффект Доплера состоит в изменении частоты звуковых колебаний при движении источника или приемника относительно среды, в которой распространяются звуковые волны.
Обозначим: c — скорость звука в данной среде; u и v — скорость соответственно источника и приемника относительно среды. Различные частные случаи движения источника и приемника приведены в табл. 23.2.
Сделаем необходимые комментарии.
В случае 2 приемник движется навстречу источнику; скорость звука относительно приемника становится c+v. Формула (23.2) получается из (23.1) заменой в числителе с ® с+v.
В случае 3 источник движется навстречу приемнику. Пока волна проходит по направлению к приемнику расстояние, равное длине волны l0, источник успевает сместиться на расстояние uT, где T — период колебаний. Источник как бы сжимает волну в направлении своего движения и ее длина будет .
Таблица 23.2
№№ | Движение источника или приёмника | Частота | |
(23.1) | |||
(23.2) | |||
(23.2 а) | |||
(23.3) | |||
(23.3 а) | |||
(23.4) |
Формула (23.3) получается из (23.1) заменой в знаменателе:
|
|
.
В формуле (23.4) (общий случай) верхний знак берется в случае сближения приемника и источника, а нижний — в случае удаления.
Эффект Доплера используется для определения скорости различных движущихся тел, начиная от астрономических объектов (звезд и галактик) и заканчивая судами и автотранспортом.