اثر دوپلر و کاربردهای آن
فیزیکدانی را به خاطر رد کردن چراغ قرمز به دادگاه بردند.
مرد به قاضی توضیح داد که به علت پدیده ای فیزیکی رنگ قرمز چراغ را سبز دیده است و نباید جریمه شود!
آیا همچین چیزی ممکن است؟؟؟
قاضی با کمک دانشمندان دیگر متوجه می شود که فیزیکدان راست می گوید.
فیزیک تنها یک درس خشک و جدی برای گرفتن نمره نیست.
فیزیک اتفاقات روزمره زندگی را برای شما معنادار و منطقی می کند.
ما در بخش لذت دروس قصد داریم شما را با بخشهای لذت بخش دروس آشنا کنیم.
اثر دوپلر چیست
در قرن نوزدهم مردی به نام کریستیان دوپلر ادعا کرد که رنگ اجسام نورانی با دور و نزدیک شدن به ناظر تغییر می کنند.
او آزمایش هایی هم انجام داد تا ادعای خود را ثابت کند.
این پدیده به علت تفاوت در فرکانس اتفاق می افتد. (فرکانس ویژگی منبع تولید کننده موج است و به تعداد نوسانات موج در ثانیه گفته میشود)
دوپلر با تجربه و آزمایش فهمید که فرکانس منبع با فاصله ناظر از منبع رابطه دارد :
اگر منبع ثابت باشد هرقدر به آن نزدیک تر شویم فرکانس افزایش می یابد (چون جبهه های
موج بیشتر میشوند) و طول موج ثابت است. ( طول موج همان فاصله بین دو جبهه موج است که با
λ نمایش داده میشود.)
با نزدیک شدن به منبع ثابت، فرکانس افزایش می یابد.
اما اگر منبع متحرک و ناظر ساکن باشد، داریم:
هر چقدر منبع به شخص نزدیکتر می شود طول موج کمتر و فرکانس بیشتر میشود.
دقت کنید که گوش ما طول موج را درک نمی کند!
ما تفاوت فرکانس، یعنی زیر و بم شدن صدا ها (اصطلاحاً ارتفاع صدا) را درک می کنیم.
دانشمندان این اتفاق را ” اثر دوپلر ” نامیدند و فهمیدند برای تمام امواج، نه فقط نور صادق است. مثلا امواج صوتی.
اثر دوپلر در امواج صوتی
از سالهای قبل مردم گوش خود را روی ریل های قطار میگذاشتند تا متوجه شوند قطار نزدیک است یا نه.
ما با صدای آژیر آمبولانس یا آتش نشانی متوجه میشویم که آنها در حال دور یا نزدیک شدن هستند.
کاربرد های اثر دوپلر
احتمالا پلیس ها را در کنار بزرگراه ها با دوربین های سرعت سنج دیده باشید.
این دستگاه ها به کمک اثر دوپلر کار میکنند.
با فرستادن موجی به سمت ماشین و گرفتن بازتاب آن موج و با استفاده از زمان رفت و برگشت و تغییر فرکانس به همراه انجام محاسباتی دیگر، دستگاه سرعت اتومبیل را تخمین میزند.
در نجوم می شنوید که مثلا ستاره کوتوله قرمز از ستاره بارنارد به ما نزدیک تر است.
این اطلاعات هم با توجه به اینکه زمین در گردش است و ستاره ها هم در حال حرکت اند، با استفاده از اثر دوپلر به وسیله تغییرات فرکانس امواج نوری ستاره ها به دست می آید.
قبل از تمام شدن متن، باید بگویم که قاضی در نهایت فیزیکدان داستان را جریمه کرد!
در تئوری منطقی است که طبق اثر دوپلر با نزدیک شدن به نور قرمز که فرکانس کمتری دارد، آن را به رنگ سبز که فرکانس بیشتری دارد ببینیم، اما در عمل این اتفاق غیر ممکن است؛ مگر اینکه با سرعت خیلی زیادی به چراغ نزدیک شوید.
تهیه کننده: مهشاد شرع الاسلام – دانش آموخته دانشگاه امیرکبیر
