¿Qué es el efecto Doppler? Quiero la respuesta perfecta ~

El efecto Doppler recibe su nombre en honor al físico y matemático austriaco Christian Johann Doppler, quien propuso por primera vez en 1842 esta teoría. Doppler creía que la longitud de onda de la radiación de un objeto cambia debido al movimiento relativo de la fuente de luz y el observador. Frente a una fuente de onda en movimiento, la onda se comprime, su longitud de onda se acorta y su frecuencia aumenta (desplazamiento al azul). Detrás de una fuente de ondas en movimiento se produce el efecto contrario. La longitud de onda se hace más larga y la frecuencia se hace más baja (corrimiento al rojo). Cuanto mayor sea la velocidad de la fuente de onda, mayor será el efecto. En función del grado de desplazamiento rojo/azul de la onda de luz, se puede calcular la velocidad de la fuente de onda que se mueve en la dirección de observación. El cambio en las líneas espectrales de una estrella muestra qué tan rápido se mueve la estrella en la dirección de observación. A menos que la fuente de la onda se mueva muy cerca de la velocidad de la luz, la magnitud del desplazamiento Doppler es generalmente pequeña. El efecto Doppler existe en todos los fenómenos ondulatorios, incluidas las ondas luminosas. El efecto Doppler fue descubierto en 1842 por un matemático alemán llamado Doppler. Un día, estaba pasando por un cruce de ferrocarril cuando un tren pasó a su lado. Descubrió que el silbido se hacía más fuerte y el tono se hacía más agudo a medida que el tren se acercaba desde lejos, y el silbido se hacía más débil y el tono se hacía más agudo a medida que el tren se acercaba. acercarse desde lejos se vuelven más bajos. Estaba muy interesado en este fenómeno físico y realizó investigaciones al respecto. Se descubrió que esto se debe al movimiento relativo entre la fuente de vibración y el observador, lo que hace que la frecuencia del sonido escuchado por el observador sea diferente de la frecuencia de la fuente de vibración. Este es el fenómeno del cambio de frecuencia. Debido a que Doppler lo propuso por primera vez, se llama efecto Doppler. Explicación detallada del efecto Doppler El efecto Doppler establece que la frecuencia recibida de una onda aumenta cuando la fuente de la onda se acerca al observador, y la frecuencia recibida disminuye cuando la fuente de la onda se aleja del observador. A la misma conclusión se puede llegar cuando el observador se mueve. Sin embargo, debido a la falta de equipo experimental, Doppler no fue verificado experimentalmente en ese momento. Unos años más tarde, alguien pidió a un equipo de trompetistas que tocaran en un camión y luego pidió a músicos capacitados que usaran sus oídos para identificar cambios en. tono para verificar el efecto. Supongamos que la longitud de onda de la fuente de onda original es λ, la velocidad de la onda es c y la velocidad de movimiento del observador es v: cuando el observador se acerca a la fuente de onda, la frecuencia de la fuente de onda observada es (v+c)/λ. Si el observador está lejos de la fuente de onda, la frecuencia observada es (v+c)/λ. La frecuencia de la fuente de onda es (v-c)/λ. Un ejemplo de uso común es el silbido de un tren. A medida que el tren se acerca al observador, su silbido será más agudo de lo habitual. Se puede escuchar el cambio en el sonido penetrante a medida que pasa el tren. Lo mismo ocurre con las sirenas de los coches de policía y los motores de los coches de carreras. Si piensas en las ondas sonoras como pulsos emitidos a intervalos regulares, imagina que si emites un pulso cada vez que das un paso, entonces cada pulso que tienes delante está más cerca de ti que si estuvieras quieto. La fuente de sonido detrás de usted está un paso más lejos que cuando estaba parada. En otras palabras, la frecuencia del pulso delante de usted es más alta de lo habitual y la frecuencia del pulso detrás de usted es más baja de lo habitual. El efecto Doppler no sólo se aplica a las ondas sonoras, sino que se aplica a todo tipo de ondas, incluidas las electromagnéticas. El científico Edwin Hubble utilizó el efecto Doppler para concluir que el universo se estaba expandiendo. Descubrió que la frecuencia de la luz emitida por los cuerpos celestes que se alejan de la Vía Láctea disminuye, es decir, se mueve hacia el extremo rojo del espectro, lo que se denomina corrimiento al rojo. Cuanto más rápido un objeto abandona la Vía Láctea, más rápido. mayor es su corrimiento al rojo. Esto muestra que estos objetos se están alejando de la Vía Láctea. Por el contrario, si el objeto se mueve hacia la Vía Láctea, la luz se desplazará hacia el azul. En las comunicaciones móviles, cuando la estación móvil se acerca a la estación base, la frecuencia aumenta y cuando se aleja de la estación base, la frecuencia disminuye, por lo que debemos considerar plenamente el efecto Doppler en las comunicaciones móviles. Por supuesto, debido a las limitaciones de nuestra velocidad de movimiento en la vida diaria, es imposible causar un desplazamiento de frecuencia muy grande, pero esto sin duda tendrá un impacto en las comunicaciones móviles. Para evitar que este impacto cause problemas en nuestras comunicaciones, nosotros. Tuvo que hacer varias consideraciones técnicas. También aumenta la complejidad de las comunicaciones móviles. En el caso del monocromo, el color que perciben nuestros ojos se puede interpretar como la frecuencia de las vibraciones de las ondas de luz, o como el número de veces que alterna el campo electromagnético en 1 segundo. En el área visible, cuanto menor es la eficiencia, más tiende a ser roja y cuanto mayor es la frecuencia, más tiende a ser azul-púrpura. Por ejemplo, el color rojo brillante producido por un láser de helio-neón corresponde a una frecuencia de 4,74×10^14 Hz, mientras que el color púrpura de una lámpara de mercurio corresponde a una frecuencia superior a 7×10^14 Hz.

El mismo principio se aplica a las ondas sonoras: la percepción de un sonido como alto o bajo corresponde a la frecuencia de vibración con la que el sonido ejerce presión sobre el tímpano (los sonidos de alta frecuencia son agudos, los de baja frecuencia, amortiguados). Si la fuente es estacionaria, las ondas recibidas por el receptor estacionario vibran al mismo ritmo que las ondas emitidas por la fuente: la frecuencia de transmisión es igual a la frecuencia de recepción. La situación es diferente si la fuente de la onda se mueve en relación con el receptor, por ejemplo alejándose entre sí. En relación con el receptor, la distancia entre las dos crestas de onda generadas por la fuente de onda se alarga, por lo que el tiempo que tardan las dos crestas de onda en llegar al receptor también se hace más largo. Luego, la frecuencia disminuye cuando llega al receptor y el color percibido cambia hacia el rojo (lo contrario ocurre si la fuente de la onda se acerca al receptor). Para darle al lector una idea de la magnitud de este efecto, se muestra el desplazamiento Doppler, que se aproxima a la frecuencia que recibe una fuente de luz en movimiento a medida que cambia su velocidad relativa. Por ejemplo, en la línea espectral roja del láser de helio-neón mencionado anteriormente, cuando la velocidad de la fuente de onda es equivalente a la mitad de la velocidad de la luz, la frecuencia recibida cae de 4,74×10^14 Hz a 4,74×10^14 Hz Este valor cayó significativamente a la banda de frecuencia infrarroja. Efecto Doppler de las ondas sonoras En nuestra vida diaria, todos tenemos esta experiencia: cuando un tren con un silbato pasa junto a un observador, éste encontrará que el tono del silbato cambia de alto a bajo. ¿Por qué ocurre este fenómeno? Esto se debe a que el nivel del tono está determinado por la diferencia en la frecuencia de vibración de la onda sonora. Si la frecuencia es alta, el tono suena alto; en caso contrario, el tono suena bajo. Este fenómeno se llama efecto Doppler. descubierto por Christian · Debe su nombre a Doppler, el físico y matemático austriaco que descubrió este efecto por primera vez en 1842. Para comprender este fenómeno es necesario examinar el patrón de propagación de las ondas sonoras emitidas por el silbato cuando el tren se acerca a velocidad constante. El resultado es que la longitud de onda de las ondas sonoras se acorta, como si las ondas fueran. comprimido Por lo tanto, las ondas sonoras se propagan dentro de un cierto intervalo de tiempo. El número de ondas aumenta, por lo que el observador experimenta que el tono se vuelve más alto, a medida que el tren se aleja, la longitud de onda de la onda sonora se hace más grande, como si el tren se alejara. La ola se está estirando. Por lo tanto, el sonido suena bajo. El análisis cuantitativo produce f1=(u+v0)/(u-vs)f, donde vs es la velocidad de la fuente de onda en relación con el medio, v0 es la velocidad del observador en relación con el medio. , y f representa la frecuencia natural de la fuente de onda de Cuando el observador se mueve, vs toma un signo negativo cuando la fuente de onda frontal se aleja del observador, vs toma un signo positivo. De la fórmula anterior, es fácil ver que cuando. el observador y la fuente de sonido están cerca uno del otro, f1>f cuando el observador y la fuente de sonido están lejos el uno del otro hora; f1

La ecografía en color es simplemente una ecografía B en blanco y negro de alta definición más Doppler en color. Primero, hablemos del método de diagnóstico de cambio de frecuencia de la ecografía, es decir, la ecografía D. Este método aplica el principio del efecto Doppler. fuente de sonido y receptor (es decir, cuando hay un movimiento relativo entre la sonda y el reflector, la frecuencia del eco cambia. Este cambio de frecuencia se denomina cambio de frecuencia. La ecografía D incluye imágenes de flujo sanguíneo Doppler pulsado, Doppler continuo y Doppler color . La ecografía Doppler color generalmente utiliza tecnología de autocorrelación para el procesamiento de la señal Doppler. La señal de flujo sanguíneo obtenida mediante la tecnología de autocorrelación está codificada por colores y se superpone a la imagen bidimensional en tiempo real para formar una imagen de flujo sanguíneo de ecografía Doppler color. Se puede ver que la ecografía Doppler color (es decir, la ecografía Doppler color) no solo tiene las ventajas de las imágenes estructurales de la ecografía bidimensional, sino que también proporciona información rica sobre hemodinámica. Su aplicación práctica ha sido ampliamente valorada y bienvenida, y ha sido elogiada. en la práctica clínica para la "angiografía no invasiva". Para comprobar el estado del movimiento del corazón y los vasos sanguíneos y comprender la velocidad del flujo sanguíneo, se puede emitir ultrasonido. Dado que la sangre en los vasos sanguíneos es un objeto que fluye, el efecto Doppler se produce entre la fuente ultrasónica y la sangre que se mueve relativamente. A medida que los vasos sanguíneos se mueven hacia la fuente de ultrasonido, la longitud de onda de la onda reflejada se comprime, aumentando así la frecuencia. Cuando el vaso sanguíneo se aleja de la fuente de sonido, la longitud de onda de la onda reflejada se vuelve más larga, por lo que la frecuencia entrante por unidad de tiempo disminuye. La cantidad de aumento o disminución en la frecuencia de la onda reflejada es proporcional a la velocidad del flujo sanguíneo, por lo que la velocidad del flujo sanguíneo se puede medir basándose en el cambio de frecuencia de la onda ultrasónica. Conocemos la velocidad del flujo sanguíneo y el flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos, lo que tiene cierto valor en el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares, especialmente el suministro de oxígeno durante la circulación, la capacidad de oclusión, la turbulencia y el valor de la información de diagnóstico de la aterosclerosis. El método Doppler ultrasónico para diagnosticar procesos cardíacos es el siguiente: el oscilador ultrasónico genera una señal ultrasónica de amplitud constante de alta frecuencia, que excita la sonda transductora transmisora ​​​​para generar ondas ultrasónicas continuas, que se emiten a los órganos cardiovasculares del cuerpo humano. Cuando el haz ultrasónico alcanza órganos y vasos sanguíneos en movimiento, se produce el efecto Doppler y el transductor acepta la señal reflejada. La velocidad del flujo sanguíneo se puede calcular en función de la diferencia de frecuencia entre la onda reflejada y la emisión. Según la frecuencia de la onda reflejada, la frecuencia aumenta o redúcela para determinar la dirección del flujo sanguíneo. Para que la sonda se alinee fácilmente con el vaso sanguíneo que se está midiendo, generalmente se utiliza una sonda de doble pila en forma de placa. La policía de tránsito emite ondas ultrasónicas con una frecuencia conocida al vehículo en movimiento y simultáneamente mide la frecuencia de la onda reflejada. En función del cambio en la frecuencia de la onda reflejada, se puede conocer la velocidad del vehículo. A veces se instala sobre la carretera un monitor equipado con un velocímetro Doppler, que toma una fotografía del número de placa del vehículo mientras mide la velocidad e imprime automáticamente la velocidad medida en la foto.