Эф­фект До­пле­ра

На прак­ти­ке Вы на­вер­ня­ка на­блю­да­ли из­ме­не­ние звука, про­ис­хо­дя­щее при пе­ре­ме­ще­нии ис­точ­ни­ка звука от­но­си­тель­но слу­ша­те­ля. Так, вы­со­та зву­ко­во­го сиг­на­ла по­ез­да за­ви­сит от того, при­бли­жа­ет­ся или уда­ля­ет­ся поезд от на­блю­да­те­ля. Эф­фект из­ме­не­ния длины и ча­сто­ты зву­ко­вых волн впер­вые в 1842 г. опи­сал К. До­плер, вслед­ствие чего этот эф­фект и был на­зван в честь этого ав­стрий­ско­го фи­зи­ка.

Эф­фект До­пле­ра на­блю­да­ет­ся и для све­то­вых волн. На ско­рость света (с) в ва­ку­у­ме не вли­я­ют ни ско­рость ис­точ­ни­ка света, ни ско­рость на­блю­да­те­ля. По­сто­ян­ство ско­ро­сти света в ва­ку­у­ме имеет огром­ное зна­че­ние для фи­зи­ки и аст­ро­но­мии. Од­на­ко ча­сто­та и длина све­то­вой волны ме­ня­ют­ся с из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля.

Если ис­точ­ник света на­чи­на­ет дви­гать­ся со ско­ро­стью υ, то длина волны ме­ня­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля А, к ко­то­ро­му ис­точ­ник света при­бли­жа­ет­ся, длина све­то­вой волны умень­ша­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля В, от ко­то­ро­го ис­точ­ник света уда­ля­ет­ся, длина све­то­вой волны уве­ли­чи­ва­ет­ся (см. рис.). Так как в ви­ди­мой части элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния наи­мень­шим дли­нам волн со­от­вет­ству­ет фи­о­ле­то­вый свет, а наи­боль­шим  — крас­ный, то го­во­рят, что в слу­чае при­бли­жа­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света на­блю­да­ет­ся сме­ще­ние длины волны в фи­о­ле­то­вую сто­ро­ну спек­тра, а в слу­чае уда­ля­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света  — в крас­ную сто­ро­ну спек­тра.

От­но­си­тель­ное из­ме­не­ние длины све­то­вой волны за­ви­сит от ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля (по лучу зре­ния) и опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой До­пле­ра:

где знак «плюс» со­от­вет­ству­ет слу­чаю уда­ля­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка, а знак «минус»  — слу­чаю при­бли­жа­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка.

Эф­фект До­пле­ра лежит в ос­но­ве ра­дио­ло­ка­ци­он­ных ла­зер­ных ме­то­дов, при по­мо­щи ко­то­рых на Земле из­ме­ря­ют­ся ско­ро­сти самых раз­ных объ­ек­тов (самолётов, ав­то­мо­би­лей и проч.). Его ак­тив­но ис­поль­зу­ют при изу­че­нии раз­лич­ных яв­ле­ний Все­лен­ной. Эф­фект До­пле­ра для зву­ко­вых волн ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в раз­ных об­ла­стях ме­ди­ци­ны, на­при­мер во мно­гих со­вре­мен­ных при­бо­рах, с по­мо­щью ко­то­рых осу­ществ­ля­ют уль­тра­зву­ко­вую ди­а­гно­сти­ку серд­ца и со­су­дов.