Инструменты пользователя

Перевод этой страницы:

Инструменты сайта


lesson10

Эффект Доплера

Теория

Эффект Доплера — изменение частоты сигнала, вследствие движения источника сигнала относительно приёмника. Эффект назван в честь австрийского физика Кристиана Доплера.

Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится, и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты звуковых волн.

Математическое описание явления

Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн (длина волны λ) зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемую им волну, то длина волны уменьшается, если удаляется — длина волны увеличивается:

где ω0 — угловая частота, с которой источник испускает волны, c — скорость распространения волн в среде, v — скорость источника волн относительно среды (положительная, если источник приближается к приёмнику и отрицательная, если удаляется).

Частота, регистрируемая неподвижным приёмником

Аналогично, если приёмник движется навстречу волнам, он регистрирует их гребни чаще и наоборот. Для неподвижного источника и движущегося приёмника

где u — скорость приёмника относительно среды (положительная, если он движется по направлению к источнику).

Подставив вместо ω0 в формуле (2) значение частоты ω из формулы (1), получим формулу для общего случая:

Наблюдение эффекта Доплера

Наблюдение эффекта Доплера будем производить на примере приема телеграфного кода со спутников. Подготовьтесь к работе и настройте необходимое ПО как рассказано в 09 Уроке.

Дождитесь «хорошего» пролета спутника на высоте не менее 30° над горизонтом.

Выведите звук на наушники, и услышите изменение тональности сигнала движущегося спутника.

Включите все пункты в разделе Zoom FFT.

На графике Auto Spectrum отлично видно как изменяется частота пролетающего спутника.

lesson10.txt · Последние изменения: 2019/03/07 15:23 — golikov

Инструменты страницы