Лекции для студентов

Электричество и магнетизм. Часть 4

5.10. Эффект Допплера.

При движении источника и(или) приемника звуковых волн относительно среды, в которой распространяется звук, воспринимаемая приемником частота ν, может оказаться отличной от частоты звука ν₀, испускаемого источником. Это явление называется эффектом Допплера (Doppler Ch., 1803-1853).

Частота звука, воспринимаемая приемником, определяется по формуле:

где c — скорость звука в данной среде; и - соответственно скорость движения приемника и источника звука относительно среды.

Из приведенной формулы видно, если расстояние между приемником и источником увеличивается, воспринимаемая частота звука ν оказывается меньше частоты источника ν₀, а если сокращается, то больше.

Эффект Допплера имеет место не только в акустике, но и в оптике. Однако в отличие от акустического эффекта, эффект Допплера в оптике определяется только относительной скоростью источника и приемника, Связано это с тем, что свету (в отличие от звука) не требуется особой среды, которая служила бы носителем электромагнитных волн. Кроме того, в оптике эффект Допплера может быть как продольным, так и поперечным.

Соответствующие формулы имеют вид:

продольный эффект

;

поперечный эффект

,

где  — относительная скорость источника и приемника электромагнитного излучения (света); с — скорость света в вакууме.

При скоростях написанные формулы принимают соответственно вид:

и .

Из приведенных формул видно, что продольный эффект Допплера является эффектом первого порядка малости по , а поперечный - второго, то есть поперечный эффект значительно слабее продольного.