فیزیکدان اتریشی آقای کریستین داپلر اولین فردی بود که متوجه اینکه طول موج و بسامد در زمان حرکت چشمه و دریافت
کننده در حال تغییر هستند .
این موضوع در سال 1842 مطرح شد .
در زمانی که چشمه و مشاهده گر به سمت همدیگر در حال حرکت باشند طول موج کمتر و بسامد بیشتر و اگر در حال دور شدن از
یکدیگر باشن طول موج بیشتر و بسامد کمتر است
ما معمولا این اثر را زمانی که ماشین پلیس
یا آتش نشانی از کنار ما عبور میکند باهاش
رو به رو میشویم .
برای درک ساده تر موضوع نخی را تصور
کنید که دو سر آن را در دست گرفته اید.
زمانی که شما دو سر نخ را به هم نزدیک
میکند نخ جمع میشود و حالت موج گون به
خود میگیرد و فاصله بین هر دو سر هم کم
میشود و در اثر جمع شدن نخ هم شکل بسامد
درست میکند .
حال دو سر را از هم فاصله دهید فاصله دو سر نخ بیشتر میشود و بسامد های روی نخ کمتر و نخ رفته رفته صاف تر میشود .
خیلی جالب است که همین پدیده ساده تمام امواج را نحت تاثیر قرار داده است و مهمترین ظهور آن دیدگاه علمی جابجایی داپلر در تابش
الکترومغناطیسی است.
این امر سبب میشود نور اجرامی همچون ستاره گان دور دست که در حال حرکت به سوی ما هستند طول موجی کوتاه تر داشته باشند با
بسامدی بیشتر و دچار ) انتقال ابی( شوند .
در حالیکه نور اجرامی که در حال دور شدن از قبیل کهکشان دور دست کش آمده و دچار ) انتقال سرخ ( میشود.
همین اثر طبیعی ساده کمک بزرگی به فیزک دادن و ستاره شناسان در زمینه های مختلف کرد مثالش را در پاراگراف بالا ذکر کردیم .
کاربردهای پروفیل جریان داپلر
صوتی
یک متر جریان )ADCP( پروفیل جریان داپلر صوتی
هیدروآکوستیک مشابه یک سونار است که برای
اندازه گیری سرعت جریان آب در یک دامنه عمق با
استفاده از اثر دوپلر امواج صوتی پخش شده از ذرات
یک ADCP درون ستون آب استفاده می شود. اصطلاح
اصطلاح عمومی برای همه پروفیل های جریان صوتی
معرفی شده است. دامنه فرکانس کاری RD Instruments است، اگرچه این مخفف از یک سری ابزار در دهه ۱۹۸۰ توسط
ها از ۳۸ کیلو هرتز تا چند مگاهرتز است. دستگاهی که در هوا برای پروفایل سرعت باد با استفاده از صدا استفاده می شود ADCP
معروف است و با همان اصول اساسی کار می کند. SODAR به
روباتیک
برنامه ریزی پویای مسیر در زمان واقعی در رباتیک برای کمک به حرکت ربات ها در یک محیط پیچیده با موانع متحرک، اغلب از
اثر داپلر کمک می کند. چنین کاربردهایی به ویژه برای رباتیک های رقابتی که محیط به طور مداوم در حال تغییر است مانند ربوسوکر
استفاده می شود.
آژیر آژیر خطر در حال عبور از یک وسیله نقلیه اضطراری بالاتر از سطح ثابت آن شروع می شود، هنگام عبور به پایین بلغزد و با
فاصله گرفتن از ناظر، پایین تر از سرعت ثابت خود ادامه می یابد. ستاره شناس جان دابسون این تأثیر را چنین توضیح داد:
دلیل لغزش آژیر این است که به شما ضربه نمی زند.
به عبارت دیگر، اگر آژیر به طور مستقیم به ناظر نزدیک می شد، زمین
تا زمانی که وسیله نقلیه به او برخورد کند، ثابت و در یک سطح بالاتر
از ثابت باقی می ماند و سپس بلافاصله به یک سطح پایین تر جدید
می پرد. از آنجا که وسیله نقلیه از کنار ناظر عبور می کند، سرعت
شعاعی ثابت نمی ماند، اما در عوض به عنوان تابعی از زاویه بین خط
دید وی و سرعت آژیر تغییر می کند.
اخترشناسی
اثر دوپلر برای امواج الکترومغناطیسی مانند نور بسیار مورد استفاده
در نجوم است و منجر به اصطلاح تغییر قرمز یا تغییر آبی می شود. از آن برای اندازه گیری سرعت نزدیک شدن یا دور شدن ستاره ها
و کهکشان ها از ما استفاده شده است؛ یعنی سرعت شعاعی آنها. برای اندازه گیری سرعت چرخش ستارگان و کهکشانها یا برای کشف
سیارات فراخورشیدی، این ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. این تغییر سرخ و تغییر آبی در مقیاس بسیار کمی اتفاق می افتد. اگر
] جسمی به سمت زمین در حرکت باشد، از نظر چشم غیرمترقبه در نور مرئی تفاوت محسوسی وجود نخواهد داشت.
توجه داشته باشید که تغییر قرمز برای اندازه گیری انبساط فضا نیز مورد استفاده قرار می گیرد، اما این واقعاً یک اثر داپلر نیست. در
عوض ، انتقال سرخ به دلیل گسترش فضا به عنوان تغییر سرخ کیهانی شناخته می شود، که می تواند صرفاً از معیار رابرتسون-واکر
تحت فرمالیسم نسبیت عام حاصل شود. با گفتن این مطلب، همچنین اتفاق می افتد که اثرات داپلر قابل تشخیص در مقیاس های
کیهان شناسی وجود دارد، که اگر به اشتباه به عنوان منشا کیهان شناختی تفسیر شود، منجر به مشاهده اعوجاج های فضای انتقال قرمز
] می شود.]
استفاده از اثر دوپلر برای نور در نجوم به دانش ما بستگی دارد که طیف ستاره ها یکدست نیستند. آنها خطوط جذبی را در فرکانس های
کاملاً مشخصی که با انرژی مورد نیاز برای تحریک الکترون در عناصر مختلف از یک سطح به سطح دیگر همبستگی دارند، به
نمایش می گذارند. اثر داپلر در این واقعیت قابل تشخیص است که خطوط جذب همیشه در فرکانسهای حاصل از طیف منبع نور ساکن
نیستند. از آنجا که نور آبی فرکانس بالاتری نسبت به نور قرمز دارد، خطوط طیفی یک منبع نور نجومی در حال نزدیک شدن یک
تغییر آبی و آنهایی که از یک منبع نور نجومی در حال عقب نشینی هستند یک تغییر قرمز نشان می دهند.
رادار
از اثر دوپلر برای اندازه گیری سرعت اجسام شناسایی شده در برخی انواع رادار استفاده می شود.
پرتوی رادار به سمت هدف متحرک شلیک می شود - به عنوان مثال یک موتور موتوری، همان طور
که پلیس از رادار برای شناسایی رانندگان تندرو استفاده می کند - با نزدیک شدن یا عقب نشینی از منبع
رادار. هر موج راداری پی در پی برای رسیدن به اتومبیل باید مسافت دورتر را طی کند، قبل از
اینکه در نزدیکی منبع منعکس و شناسایی شود. هرچه هر موج باید دورتر شود، فاصله بین هر موج
افزایش می یابد و طول موج افزایش می یابد. در بعضی شرایط، پرتو رادار با نزدیک شدن به سمت
ماشین در حال حرکت شلیک می شود، در این حالت هر موج متوالی مسافت کمتری را طی می کند و
طول موج را کاهش می دهد. در هر دو حالت، محاسبات حاصل از اثر داپلر سرعت خودرو را به طور دقیق تعیین می کند. علاوه بر
این، احتراق مجاورت، ایجاد شده در طول جنگ جهانی دوم، متکی به رادار داپلر است تا مواد منفجره را در زمان، ارتفاع، فاصله و
غیره منفجر کند.
پزشکی
اکوکاردیوگرام می تواند، در حدود معینی، ارزیابی دقیق جهت جریان خون و سرعت خون و بافت قلب را در هر نقطه دلخواه با استفاده
از اثر دوپلر تولید کند. یکی از محدودیت ها این است
که پرتو اولتراسوند باید تا حد ممکن با جریان خون
موازی باشد. اندازه گیری سرعت امکان ارزیابی
مناطق و عملکرد دریچه قلب، ارتباطات غیرطبیعی
بین سمت چپ و راست قلب، نشت خون از طریق
دریچه ها )نارسایی دریچه( و محاسبه برون ده قلب را
فراهم می کند. سونوگرافی تقویت شده با کنتراست با
استفاده از ماده حاجب میکرو حباب پر از گاز
می تواند برای بهبود سرعت یا سایر اندازه گیری های
پزشکی مرتبط با جریان استفاده شود.
منابع کتاب فیزیک در چند دقیقه
ویکی پدیا دانشنامه آزاد
