Эффект Доплера

Иллюстрация рост частоты в направлении движения и уменьшения в противоположном направлении Эффект Доплера – явление изменения частоты волны, излучаемой движущимся источником.

,

где ? частота волны, которую фиксирует неподвижный наблюдатель, ? 0 – частота колебаний в подвижном источнике, s – скорость распространения волны, v – скорость источника. Знак зависит от направления движения источника относительно наблюдателя.
Частота волны, которую фиксирует наблюдатель возрастает, если источник движется к нему, и уменьшается, если источник движется от наблюдателя.
Ситуация, когда движется наблюдатель, вообще не аналогичная движения источника, ибо волны распространяются в определенной среде. В таком случае существуют три системы отсчета, связанные со средой, источником и наблюдателем.
При неподвижном относительно среды источнике наблюдатель, который движется со скоростью V фиксировать волны на частоте

.

В случае, когда двигаются и источник и наблюдатель

.

В случае электромагнитных волн в пустоте ситуация меняется, поскольку среды распространения волны не существует. Относительная скорость источника и наблюдателя остается единственной характеристикой движения.

,

где c – скорость света.
Эффект Доплера используется в радиолокации для распознавания движущихся объектов, например, самолетов, на фоне неподвижных (гор, облаков). За красным смещением света от астрономических объектов, измеряется их скорость и рассчитывается расстояние до них. Эффект Доплера широко используется в медицине. На базе эффекта созданы компьютерные комплексы ультразвуковой допплерографии. Изменение характеристик ультразвука при прохождении через сосуды позволяет определять состояние кровообращения, как в поверхностных так и во внутренних сосудах.
В 1845 году голландский метеоролог, иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук Христофор Бейс-Баллот (1817-1890) решил проверить гипотезу Доплера. Он нанял паровоз с грузовой платформой, посадил на платформу двух трубачей и попросил их держать ноту соль (два трубача были нужны для того, чтобы один из них мог набирать воздух, пока другой тянет ноту, и таким образом звук бы не прерывался. На перроне одного полустанка между Утрехтом и Амстердамом Бейс-Баллот разместил нескольких музыкантов без инструментов, но с абсолютным музыкальным слухом. После чего паровоз стал с разной скоростью таскать платформу с трубачами мимо перрон со слушателями, а те отмечали, какую ноту они слышат. Затем наблюдателей заставили ездить, а трубачи играли, стоя на перроне. Опыты продолжались два дня, в результате чего был доведен эффект открыт Допплером.