Ефект Доплера

Якщо джерело звуку і спостерігач рухаються один відносно одного, частота звуку, що сприймається спостерігачем, не співпадає з частотою джерела звуку. Це явище носить назву ефекту Доплера.

Звукові хвилі розповсюджуються в однорідному середовищі з постійною швидкістю, яка залежить тільки від властивостей середовища. Проте, довжина хвилі і частота звуку можуть істотно змінюватися при русі джерела звуку і спостерігача.

Нехай частота коливань звуку v0, його швидкість поширення , отже .

Розглянемо випадки:

1. приймач рухається зі швидкістю до джерела звуку.

Тоді, швидкість поширення звуку відносно приймача , а оскільки довжина звукової хвилі є сталою, то за одиницю часу до рухомого приймача прийде більша кількість хвиль, ніж до нерухомого, тому .

Звідки видно, що частота сприйнятих коливань буде більшою, ніж випромінювана джерелом.

2. приймач рухається зі швидкістю від джерела звуку.

Аналогічно міркуючи одержимо , тобто в цьому випадку приймач

реєструє меншу частоту, ніж випромінює джерело.

3. джерело звуку рухається відносно середовища зі швидкістю u, а приймач – нерухомий.

Якщо джерело звуку наближається до приймача, то за час періоду коливань хвиля поширюється на відстань , а джерело звуку за цей час переміститься на відстань . При цьому довжина хвилі , тому приймач реєструє частоту: , а отже реєструється частота більша за

частоту випромінювання.

4. неважко показати, що коли джерело звуку віддаляється від приймача, то частота зменшується:

5. при одночасному русі джерела та приймача можна використовувати зведену формулу:

3)Дифракція на одній щілині. Умови максимума та мінімуму.

Дифракція Фраунгофера (або дифракція плоских світлових хвиль, або дифракція в паралельних променях) спостерігається в тому випадку, коли джерело світла й точка спостереження нескінченно вилучені від перешкоди, що викликала дифракцію.

Для спостереження дифракції Фраунгофера необхідно точкове джерело помістити у фокусі лінзи, що збирає, а дифракційну картину можна досліджувати у фокальній площині другої лінзи, що збирає, установленої за перешкодою.

Нехай монохроматична хвиля падає нормально площини нескінченно довгої вузької щілини ( ), - довжина, b - ширина. Різниця ходу між променями 1 і 2 у напрямку φ

Розіб'ємо хвильову поверхню на ділянці щілини МN на зони Френеля, що мають вид смуг, паралельних ребру М щілини. Ширина кожної смуги вибирається так, щоб різниця ходу від країв цих зон була рівна λ/2, тобто всього на ширині щілини укладеться зон. Т.як світло на щілину падає нормально, то площина щілини збігається із фронтом хвилі, отже, усі точки фронту в площині щілини будуть коливатися синфазно. Амплітуди вторинних хвиль у площині щілини будуть рівні, тому що обрані зони Френеля мають однакові площі й однаково нахилені до напрямку спостереження.

Число зон Френеля що укладаються на ширині щілини, залежить від кута φ.

Умова мінімуму при дифракції Френеля: