Bài 18. Hiệu ứng Đốp-ple

Sử dụng cơ chế radar và hiệu ứng Doppler, phát ra một bước sóng radio có tần số xác định f0 rồi thu nhận tần số sóng radio f1 phản xạ ngược trở lại từ phương tiện giao thông đang di chuy

Hiệu ứng Doppler

Cấn Kim Ngân

Biểu diễn toán học

 Đối với sóng trung

 Đối với sóng ánh sáng

3 Các ứng dụng

 Thường ngày

 Một tiếng còi trên xe cấp cứu tiến đến ta sẽ có tần số cao hơn (chói hơn) khi xe đứng yên Tần

số này giảm dần (trầm hơn) khi xe vượt qua ta

và nhỏ hơn bình thường khi xe chạy ra xa

 Nhà thiên văn học John Dobson giải thích hiện tượng trên: "lý do mà tiếng còi giảm là do xe

không tông bạn"

 Một chùm radar được bắn tới mục tiêu đang di chuyển – ví dụ một xe oto Sử dụng cơ chế

radar và hiệu ứng Doppler, phát ra một bước

sóng radio có tần số xác định f0 rồi thu nhận tần

số sóng radio f1 phản xạ ngược trở lại từ

phương tiện giao thông đang di chuyển với vận tốc u Từ f0 và f1 ta sẽ tính ra được vận tốc của phương tiện giao thông đó

Âm học dưới nước

 Trong những ứng dụng quân sự, sự dịch chuyển Doppler của mục tiêu được biết

chắc tốc độ của một tàu ngầm sử dụng cả

hệ thống thiết bị phát hiện tàu ngầm

Đo dòng chảy

 Những dụng cụ như tốc kế Doppler laser (LDV), và tốc kế Doppler âm thanh (ADV) được phát triển để đo vận tốc của dòng

chất lỏng LD bức xạ một chùm sáng và

ADV tiếng nổ siêu âm, và đo dịch chuyển Doppler với bước sóng phản xạ từ phần tử chuyển động với dòng chảy

The Doppler Effect and Sonic

Booms

 Nguồn âm đứng yên

 Nguồn chuyển động

với vn<vs (mach 0.7)

 Nguồn chuyển động với vn=va(mach 1-phá

vỡ hàng rào âm thanh)

Nguồn âm chuyển động với vs>va

(mach 1.4-siêu thanh)



Siêu âm Doppler :

 Siêu âm Doppler là phương pháp ứng

dụng hiệu ứng doppler Người ta phát

song siêu âm tới bộ phận cần khảo sát

chức năng và thu hồi song phản xạ Từ sự khác biệt tần số tới và phản hồi ta sẽ có các thiết bị xủ lý và hiển thị lên màn ảnh Ảnh này cho biết chức năng hoạt động

của các cơ quan ra sao.

Siêu âm doppler có 4 loại :

 - Doppler sóng liên tục (continuous wave Doppler)

 - Doppler kép (duplex doppler)

 – Doppler màu (color doppler)

 – Doppler năng lượng (power Doppler)

Ứng dụng của siêu âm Doppler :

 – Khảo sát hoạt động và các thông số

chức năng của tim.

 – Khảo sát hệ thống tĩnh mạch cửa, tĩnh mạch trên của gan

 – Khảo sát bệnh lý động mạch thận

 – Khảo sát bệnh lý của động mạch chủ

bụng

Ánh sáng và hiệu ứng Doppler

Ánh sáng và hiệu ứng Doppler

 Phổ của các sóng điện

từ nhận được bằng cách thay đổi bước sóng hoặc tần số của ánh sáng

 Đối với ánh sáng vô tuyến, bước sóng của

nó có thể đạt tới 1km

và với tần số tương đối nhỏ, cỡ

300.000km/s

 Bước sóng của ánh sáng (hay tần số hoặc năng lượng của nó) sẽ thay đổi khi nguồn sáng chuyển động đối với người quan sát (hoặc khi người quan sát chuyển động đối với nguồn sáng: ở đây chỉ tính chuyển động tương đối)

 trong đó v là vận tốc tương đối của nguồn sáng và người quan sát, c

 Độ dịch chuyển về phía

đỏ được định nghĩa là độ

thay đổi tương đối của

bước sóng so với bước

sóng phát.

 Ngược lại, hiện tượng co

ngắn bước sóng của ánh

sáng phát do chuyển

động tiến lại gần của

nguồn sáng được gọi là

"dịch chuyển về phía

xanh"

 Khi v tiến tới gần c, ta phải dùng công thức cho bởi thuyết Tương đối

hẹp:

c

v z

phat

phat quansat

2

) 1

(

1

c v c

v z

phat

phat quansat

 Rất gần đây thôi, các độ dịch về phía đỏ đã biết của các thiên hà là rất nhỏ so với độ dịch của

các quasar: chúng không vượt quá 1 Nhưng

vào năm 1988, những thiên hà ở rất xa đã được phát hiện và chúng có z đạt tới cỡ 3,5 so được với độ dịch các quasar Những quan sát này ngụ

ý rằng các thiên hà được sinh ra từ rất sớm,

khoảng 2-3 tỉ năm sau Big Bang Mọi mô hình

của vũ trụ có tham vọng mô tả sự hình thành

của các thiên hà đều phải tính đến điều đó

Đo nhiệt độ

 Một ứng dụng khác của hiệu ứng Doppler, mà

được tìm thấy hầu hết trong vật lý plasma và vật

lý thiên văn, là sự đánh giá nhiệt độ của khí (hay nhiệt độ sắt trong plasma) mà bức xạ một vạch phổ Do chuyển động nhiệt của những nguồn

bức xạ, ánh sáng bức xạ bởi mỗi hật có thể dịch chuyển nhỏ về phía đoe hoặc xanh, và hiệu ứng

tổ hợp làm mở rộng phổ Dạng của phổ này gọi

là hồ sơ Doppler và bề rộng của phổ tỉ lệ căn

bậc hai của nhiệt độ chuỗi bức xạ, cho phép một dải quang phổ (với bề rộng ưu thế bởi mở rộng Doppler) được sử dụng đẻ tính toán nhiệt độ