Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 15
 
djvu / html
 

120
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ
(см. Доплера аффект). На основе этой зависимости Д. неудачно пытался объяснить различие цветов двойных звёзд. В 1848 И. Физо (см.) уточнил теорию Д. для световых явлений.
Теория Д. для световых явлений получила подтверждение в экспериментальных работах А. А. Бе-лополъского и Б. Б. Голицына (см.). Дальнейшее развитие — в специальной теории относительности.
Соч. Д.: D о р р 1 е г Ch., Abhandlungen, hrsg. von Н. A. Lorentz, Lpz., 1907 (Ostwald's Klassiker der exakten Wissenschaften, № 161).
Лит.: Bolzano В., Christ. Doppler's neueste Leistun-gen auf dem Gebiet der physlkalischen Apparatenlehre, Aku-stik, Optik und optischen Astronomic, «Annalen der Phy-slk und Chemie», Lpz. 1847, Bd 72, № J2.
ДОПЛЕРА ЭФФЕКТ (Доплера явление) — изменение частоты колебаний v или длины волны А, воспринимаемой наблюдателями или прибором, при движении источника или наблюдателя относительно друг друга, в зависимости от скорости источника или наблюдателя. При сближении источника волн и приёмника их частота возрастает, при удалении — уменьшается. Соответственно этому, в акустике при сближении источника звука и наблюдателя тон звука повышается, а при удалении — понижается. Д. э. может быть выведен чисто кинематически из основных особенностей распространения волн.
Пусть имеется среда, характеризуемая неподвижной системой координат х, у, г, в к-рой распространяются колебания (напр., неподвижный воздух при распространении звука). В среде движутся прямолинейно и равномерно источник и наблюдатель, е каждым из к-рых связана подвижная система координат, обозначаемая соответственно xt, Уп z, и х„ у,, г,. Скорость того и другого относительно неподвижной среды обозначим v, и v,; углы, образуемые этими скоростями с осями х, у, г, соответственно через «,, р,, TI и о2, ра, Т2. Пусть от источника распространяется гармонич. волна, выражаемая относительно
среды уравнением a cos 2nv ((-------), где ч — частота волны, ас — скорость волны. Выразим х через ж, а х,:
ЭС = ЗС, ±t),f COS «ij x=*Xi=*= 132( COS «j.
На основании этих преобразований уравнение волны в системе координат источника примет вид:
/, х, ± v, t cos «Л
a cos 2nv I ( — —=---------------• I :
\ с '
в системе координат наблюдателя:
/. Х„ -*-!),( СОЧ п,\
О COS 2ltv I (-----:—^-=----------) .
\ с /
В соответствии с определением гармонич. волны частЛты м2 колебаний в системе наблюдателя и vt в системе источника будут:
Таким образом, частота v,, воспринимаемая наблюдателем, выразится через частоту в системе источника vi так:
1 ± —coax, 1 ± — cos а.
(1)
Если скорости »! и DJ очень малы в сравнении со скоростью волны, то, обозначив через w относительную скорость между источником и наблюдателем по линии, их соединяющей, из (1) найдём:
v,-v,(l±'l) (2)
или, переходя от частоты к длине волны:
Х,-Х,(1=ьН). (2.)
Д. э. применяется обычно в виде формул (2) или (2').
Советский физик В. А. Михельсон обобщил Д. э. для случая, когда сама среда, в к-рой распространяются волны, испытывает изменения (показатель преломления (л меняется со временем). В этом случае (2) принимает вид:
Здесь скорость w выражена через производную •— ,
где s — пройденное пространство, знак суммы ? отвечает случаю прохождения волны через сложную среду. Вообще говоря, изменение свойств среды во времени, точно так же как и изменение относительной скорости во времени, скажется в превращении однородной гармонич. волны в целый спектр, непрерывный или состоящий из конечной совокупности однородных волн. Эффект Доплера принимает в этом случае характер модуляции (см.) волн.
Д. э. в форме (1) справедлив для механич. (звуковых, сейсмических и пр.) волн, когда возможно говорить о скорости источника и наблюдателя по отношению к среде. Для электромагнитных волн правильное выражение Д. э., в к-рое входит только относительная скорость между источником и наблюдателем, получено А. Эйнштейном в теории относительности (см. Относительности теория):
Y
'-Г
(4)
где а — угол, образуемый скоростью и линией наблюдения. При скоростях w, значительно меньших с (скорости света), формула (4) практически совпадает с (2).
В отличие от (1) релятивистская формула для Д. э. (4) приводит к следствию, что и при поперечном направлении движения источника относительно
линии наблюдения (а = -^- ) величины vz должны отличаться от vj (поперечный эффект Доплера).
Д. э. для света в релятивистской формуле (4) следует также из квантовой теории света (условие частот Н. Бора) при учёте законов сохранения энергии и количества движения.
Д. э. впервые высказан австр. физиком X. Доплером в 1842 и через 6 лет, независимо от него, франц. физиком И. Физо. Для звуковых колебаний Д. э. проверяется на опыте без затруднений. В области световых явлений Д. э. впервые был экспериментально доказан в лабораторных условиях в 1900 русским астрономом А. А. Белопольским (см.) при помощи системы быстро вращающихся зеркал, отражающих монохроматич. свет. С значительно большей точностью Д. э. в 1907 был проверен русскими учёными Б. Б. Голицыным (см.) и И. Вилипом при помощи интерференционного эшелона Майкельсона. В 1906 нем. физик И. Штарк обнаружил значительное доплеровское смещение спектральных линий в каналовых лучах, использовав его для определения скоростей заряженных частиц в каналовых лучах. В 1938 амер. физики Г. Айве и Д. Стилуэлл, экспериментируя с быстрыми однородными каналовыми лучами, повысили точность измерений настолько, что удалось доказать справедливость Д. э. в релятивистской формуле (4).
Д. э. играет важную роль в астрономии, он даёт возможность определения относительных радиальных (лучевых) скоростей звёзд, туманностей, вращения светил и других астрономич. явлений по смещению известных спектральных линий в сравнении с земными источниками тех же линий. За последнее десятилетие Д. э. получил важные технич. применения в радиолокации, а также в гидролокации при помощи ультразвуковых волн,
Лит.: Белопольский А. А., Опыт исследования принципа Допплер-Физо, не прибегая к космическим скоростям, «Известия Акад. наук», 1900, т. 13, JVs 5; М и х е л ь-

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650


Большая Советская Энциклопедия Второе издание