¿Qué es el efecto Doppler?
El efecto Doppler no es difícil de observar en nuestra vida diaria. Como se mencionó anteriormente, cuando el tren pasa a nuestro lado, todos tendrán una sensación obvia: el tren se acerca cada vez más, el sonido de la flauta se vuelve más agudo, el sonido de la flauta se vuelve gradualmente más profundo; Este es el efecto Doppler. En el campo de batalla, cuando la bala de cañón vuela en el aire, la gente escucha el sonido de la bala de cañón volando, y el tono aumenta gradualmente y cuando la bala de cañón vuela por encima, el sonido de la bala de cañón volando disminuye gradualmente de tono; Este es también el efecto Doppler.
El efecto Doppler no es sorprendente. Hemos dicho que el tono del sonido que escucha el oído humano está determinado por la frecuencia de vibración de la fuente del sonido (objeto vibrante). Esto se debe a que la fuente de sonido es estacionaria con respecto a la persona. En este momento, ¿cuántas veces vibra la fuente de sonido por segundo, cuántas ondas sonoras se emiten por segundo y, por supuesto, cuántas ondas sonoras recibe el oído humano? El tímpano del oído humano vibra a la misma frecuencia que la fuente del sonido. Sin embargo, la situación es diferente cuando la fuente de sonido se mueve en relación con la persona. Si una fuente de sonido se acerca a una persona a una determinada velocidad, la cantidad de vibraciones (frecuencia) de la fuente de sonido por segundo permanece sin cambios y la cantidad de ondas de sonido emitidas por segundo permanece sin cambios. Pero debido a que la distancia entre la fuente y la persona se acorta gradualmente, las ondas se apiñan. Por lo tanto, aumenta el número de ondas sonoras transmitidas al oído humano por segundo, es decir, aumenta la frecuencia de vibración del tímpano humano, por lo que aumentará el tono del sonido escuchado. Por otro lado, si la fuente de sonido se aleja de la persona a cierta velocidad, la cantidad de ondas sonoras recibidas por los oídos de la persona por segundo disminuirá, por lo que el tono del sonido escuchado disminuirá naturalmente. Ésta es la causa del efecto Doppler. Cuanto más rápido se mueve la fuente de sonido, más evidente es el efecto Doppler. Los trabajadores ferroviarios experimentados pueden conocer la velocidad y la dirección del tren basándose en los cambios en el silbato del tren; los veteranos experimentados en el campo de batalla pueden juzgar el peligro de los proyectiles de artillería en el campo de batalla basándose en los cambios en el tono de voz durante el vuelo. De hecho, aplican el efecto Doppler.
También se puede ver en el análisis anterior que la esencia del efecto Doppler es que la frecuencia de la onda sonora recibida por el observador (persona o instrumento) cambia con el movimiento de la fuente de sonido: cuando estacionario, es igual a la frecuencia de la onda de sonido. La frecuencia de la fuente cuando se mueve, debe ser mayor o menor que la frecuencia de la fuente de sonido, cuanto mayor es la velocidad del movimiento, mayor es el cambio. Obviamente, el cambio en la frecuencia de las ondas sonoras recibidas por el observador causado por el movimiento de la fuente de sonido proporciona una base para que las personas estudien el movimiento de la fuente de sonido. Explotando esto, los científicos descubrieron el uso generalizado del efecto Doppler. Por ejemplo, para explorar objetivos submarinos (submarinos, arrecifes, etc.), los barcos modernos están equipados con instrumentos de detección de eco, que pueden determinar la existencia y la distancia del objetivo emitiendo señales acústicas bajo el agua y recibiendo señales de eco reflejadas por el objetivo. . Si se agrega un dispositivo al instrumento de detección para detectar cambios en la frecuencia del eco, se puede saber si el objetivo se está moviendo y cómo. Y en función del tamaño del cambio de frecuencia, también podemos calcular la velocidad del movimiento del objetivo. Por otro ejemplo, en los últimos años ha surgido en medicina un instrumento de diagnóstico que utiliza el efecto Doppler, que detecta movimientos anormales de los órganos internos humanos causados por lesiones a través de cambios en la frecuencia del eco de las ondas sonoras reflejadas en los órganos en movimiento del cuerpo (como como el corazón).
De hecho, en la naturaleza, no sólo las ondas sonoras producirán el efecto Doppler durante la propagación, sino que otras formas de ondas también producirán el efecto Doppler durante la propagación. Por ejemplo, los astrónomos han descubierto hace tiempo que la frecuencia de las ondas de luz de planetas distantes es menor que la de la misma fuente de luz estacionaria en la Tierra, pero nunca han recibido una explicación científica. Más tarde, gracias a una investigación en profundidad, se supo que esto se debía al efecto Doppler de las ondas de luz generadas por el movimiento planetario. Muestra que todas las estrellas del universo se están alejando de la Tierra, lo que es el llamado "universo en constante expansión". Basándose en el cambio en la frecuencia del planeta, la gente también calcula la velocidad del planeta cuando se mueve. se está alejando de la tierra. Además, la velocidad de los satélites terrestres artificiales en el cielo también se mide mediante el efecto Doppler.