«Астрономия» пәнінің оқу-әдістемелік кешені
жүктеу/скачать 1.02 Mb.
|
| Лекция 11
Доплер эффектісі Сәулелік жылдамдықты жұлдыздардың спектрлі бойынша анықтайды. Ол үшін Доплер эффектісі деп аталатын құбылыс пайдаланылады. Доплер эффектісінің мәні мынада: сәуле шығару көзі бақылаушыға қарай қозғалса, көз спектріндегі сызықтар спектрдің күлгін жоқ шетіне, ал ол бақылаушыдан алшақтайтын болса, спектрдің қызыл жақ шетіне ығысады. (Қозғалмайтын жұлдыз спектрдегі сызықтар орнына қатысады алғанда). Серпімді ортада, толқын көзінен белгілі бір қашықтықта, қабылдағыш деп аталатын, ортаның тербеліс қабылдайтын құрылғы орналасқан делік. Толқын көзі мен қабылдағыш толқын тарайтын ортамен салыстарғанда қозғалмайтын болса, онда қабылдағыш қабылдайтын тербеліс жиілігі толқын көзінің νο тербеліс жиілігіне тең. Егер қабылдағыш толқын көзі не олардың екеуі де ортамен салыстырғанда қозғалатын болса, онда қабылдағыш қабылдайтын ν жиілігі νο жиіліктен өзгеше болуы да мүмкін. Бұл құбылыс Допплер эффектісі деп аталады. Допплер құбылысы. Егер тербеліс көзі мен тербелісті қабылдағыш прибор бір-бірімен салыстырғанда қозғалатын болса, тербеліс көзінен шығатын тербелістер мен прибор қабылдайтын тербелістер арасында қандай байланыс болады деген мәселені қарастырайық. Сонда тербелістер тербеліс көзінен приборға дейін толқын түрінде таралып жету үшін, прибор мен тербеліс көзі серпімді тұтас ортада болуы керек. Мысалы, А тербеліс көзінен периоды Т-ге тербелістер таралыс, сонда уақыт бірлігі ішінде тарайтын тербелістер саны болады. Бір прибор тербелістері қабылдайтын болсын, уақыт бірлігі ішінде прибордың қабылдайтын тербелістердің саның ν’ деп белгілейік. Прибор мен толқын көзінің тербелістер таралатын ортамен салыстырғандағы қозғалысының әр түрлі жағдайларында ν’ мен ν арасында қандай байланыстар бар екендігін қарастырайық. Жеңіл болу үшін бұл қозғалыстар толқын көзін прибормен қосып тұрған түсудің бойымен болады дейік. Өзіміз пайдаланатын формулалардағы прибор мен тербеліс көзі жылдамдығы үшін белгілі бір таңбалар ережесін енгізейік. Егер тербеліс көзі приборға жақындай қозғалса, онда ортамен салыстырғандағы μ жылдамдығын оң деп есептеуге келісейік. Егер тербелістер көзі прибордан алыстай қозғалса, онда оның жылдамдығын теріс деп есептейік. Прибордың ортамен салыстырғандағы υ жылдамдығының таңбасы жөнінде де жаңа айтылған шарттарды енгіземіз: прибор тербеліс көзіне жақындай қазғалса, оның жылдамдығын оң деп, алыстай қозғалса, оның жылдамдығын теріс деп алайық. Тербелістердің ортада таралу жылдамдығын V әрпімен белгілейік. Бірінші жағдайда қарастырайық: тербелісті тіркеуші А приборы мен В тербеліс көзі ортамен салыстырғанда тыныштық қалпын сақтайды, яғни , сөйтіп, ап-анық нәтижеге шықты: прибордың уақыты бірлігінің ішінде қабылдайтын тербелістердің саны толқын көзінің уақыт бірлігінің ішінде шығаратын тербелістердің санына тең болады. Екінші жағдай: тербелісті тіркеуші прибор ортамен салыстырғанда υ жылдамдықпен қозғалады; тербеліс көзі қозғалмайды, яғни u=0. Алдымен прибор толқын көзіне қарайғы бағытпен қозғалады, яғни жылдамдықтардың тағайындалған ережесі v>0, бойынша қозғалады. Бұл жағдайда уақыт бірлігі ішінде прибордың маңына өтетін толқындар, прибор толқын таралатын ортамен салыстырғандағанда тыныштық қалпын сақтайтын жағдайдағыдан анағұрлым көп болады. Шынында да, прибор толқындарға қарама-қарсы қозғалтындықтан, біздің қарастырып отырған жағдайымыз толқындар прибордың маңына толқынның V жылдамдығымен прибордың υ жылдамдығының қосындысына тең жылдамдықпен өтеді деп алғандағы жағдайда эквивалент болады. Прибордың маңынан уақыт бірлігі ішінде өткен толқындар саны мынаған тең: Мұндағы болғандықтан: яғни прибордың қабылдаған тербелістерінің саны шығарған тербелістердің саны шығарған тербелістердің санынан есе артық болады. Егер прибор тербеліс көзінен алыстай берсе, онда таңбалардың қабылданған ережесі бойынша жылдамдық теріс сан (v<0). Бұл жағдайда прибор қабылдаған тербеліс саны ν’ (1) формула бойынша өрнектеледі, бірақ нольден кем болғандықтан, ν’ шамасы ν-ден кем болады; прибор қабылдаған тербеліс саны, көзден шыққан тербеліс санынан кем болады. Прибордың немесе тербеліс көзінің ортамен салыстырғандағы қозғалысы кезінде прибор тіркеп отырған тербелістер санының өзгеруі Допплер құбылысы деп аталады. Прибордың ν жылдамдығы толқын жылдамдығына тең болса, онда прибор толқынмен бірге орын ауыстырады және оның уақыт бірлігі ішінде қабылдайтын тербелістер саны нольге тең. Егер прибордың жылдамдығынан артық болса, онда толқындар прибордан қалып қояды да, прибор толқындарының өзіне қарама-қарсы қозғалатындығы көрсетеді. Енді үшінші жағдайды қарастырайық: тербеліс көзі ортамен салыстырғанда u жылдамдықпен қозғалады; тіркеуші прибор қозғалмайды, яғни u=0. Алдымен тербеліс көзі приборға қарай қозғалады деп алайық: u>0. Тербелістердің таралу жылдамдығы ортаның қасиеттеріне ғана байланысты болғандықтан, бір период ішінде тербеліс толқын ұзындығына (λ) тең қашықтыққа ілгері қарай жылжиды, ол тербеліс көзінің ортамен салыстырғанда қозғалу немесе қозғалмауына тәуелді болмайды; бірақ бұл уақыт ішінде тербеліс көзі толқынның бағытымен uТ-ге тең жол жүреді. Осының нәтижесінде толқын ұзындығы мынаған тең болады: ; толқын ұзындығының қысқару салдарынан прибордың уақыт бірлігі ішінде қабылдаған тербелістерінің саны артады және мынаған тең болады: немесе (2) Яғни прибордың қабылдаған тербелістердің саны есе артады. Егер тербеліс көзі прибордан алыстай беретін болса (u<0), онда толқын ұзындық шамасымен ұзарып, осының салдарынан прибордың қабылдаған тербелістерінің саны кемиді, v’ Тербеліс көзі қозғалатын болғандықтан, оның шығарған толқынының ұзындығы өзгереді және мынаған теі болады: Прибор қозғалатындықтан оның уақыт бірлігі ішінде қабылдаған тербелістерінің саны есе өзгереді, осы айтылған екә себептің салдарынан прибордың қабылдайтын тербелістерінің саны мынаған тең болады: немесе (3) Сонымен, v’-тің ортамен салыстырғанда прибордың v жылдамдығы мен тербеліс көзінің u жылдамдығынан тәуелділігі әр түрлі болады. Егер v және u жылдамдықтары прибор мен тербеліс көзін қосып тұрған түзудің бойымен бағытталмаса, онда осы түзудегі құрастұрушыларын алу керек. Тербелістер көзі ие тіркеуші прибордың қоз,алысына байланысты тербелістер санының өзгеруін дыбыстарды қабылдаған кезде оңай байқауға болады. Дыбыс тоны дыбыс толқындарының жиілігі арқылы анықталады: уақыт бірлігі ішіндегі тербелістер саны неғұрлым көп болса, дыбыс тоны соғұрлым жоғары болады. Ысқырып жылдам қозғалып, жақындап келе жатқан паровоз басқарушысының жанынан өте шыққанда, онан әрі біртіндеп, ұзай бастаған кезде дыбыс биіктігінің қалай өзгеретіндігі анық білінеді. жүктеу/скачать 1.02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|