Доплера

Перенос тепла излучением и оптическая термометрия тесно связаны, поскольку в обоих случаях необходимо иметь соотношение между термодинамической температурой и количеством и качеством тепловой энергии, излученной поверхностью. В конце 19 в. на основе только классической термодинамики и электромагнитной теории были получены два важных результата. Первый — закон Стефана (1879 г.), согласно которому плотность энергии внутри полости пропорциональна четвертой степени температуры стенок полости. Второй —закон смещения Вина (1893 г.), который устанавливал, что, когда температура черного тела увеличивается, длина волны максимума излучения Хт уменьшается, так что произведение ХтТ сохраняется постоянным. Доказательство закона Стефана основано на трактовке теплового излучения как рабочей жидкости в тепловой машине, имеющей в качестве поршня подвижное зеркало, и использовании электромагнитной теории Максвелла, чтобы показать, что действующее на поверхность давление изотропного излучения пропорционально плотности энергии. Закон Вина вытекает из рассмотрения эффекта Доплера, возникающего при движении зеркала. В обоих законах появляется постоянный коэффициент пропорциональности, относительно которого классическая термодинамика не могла дать информации. [c.312]

Как видно из приведенного вывода, эффект Доплера является следствием двух явлений замедления хода движущихся часов (корень в числителе формулы (2)) и уплотнения (или разрежения) импульсов, связанных с изменением расстояния между источником и приемником (это учтено в первом равенстве формулы (1)). [c.206]

Заметим, что в нерелятивистском случае Т = Го, поэтому формула для эффекта Доплера не содержит корня — 2 (вместо него стоит единица) [c.206]

В частности, при a = я/2 наблюдается поперечный эффект Доплера [c.207]

Остановимся теперь на неоднородном уширении, которое характеризуется тем, что можно указать, какая группа атомов (например, обладающих скоростью в пределах от и до и + Аи) ответственна за тот или иной участок уширения линии. Классическим примером неоднородного уширения является доплеровское, однозначно связанное с тепловым движением излучающих атомов. Более подробно эффект Доплера рассмотрен в гл. 7, посвященной релятивистским эффектам, а здесь мы ограничимся оцен- [c.66]

В случае свечения газоразрядной плазмы низкого давления проявляется хаотическое тепловое движение атомов. Из-за эффекта Доплера (см. 7.3) излучение каждого из них следует характеризовать своей частотой. [c.188]

Таким методом записана структура линии газового лазера (рис. 5.6 ), где четко выделяются продольные моды внутри контура, уширенного в силу эффекта Доплера. [c.251]

Проведем расчет продольного эффекта Доплера, используя преобразования Лоренца. F5 этом случае относительная скорость движения приемника света и излучателя v и нормаль к плоской волне направлены вдоль одно ) прямой, которая совпадает с направлением оси ОХ (рис, 7.10). Уравнение плоской волны в связанной с излучателем системе А, Y, Z [c.383]

Сравнивая последние два соотношения, получаем закон преобразования частоты для случая, когда нормаль п к фронту волны и относительная скорость v движения направлены вдоль одной прямой продольный эффект Доплера) [c.384]

Рассмотрим теперь возникновение поперечного эффекта Доплера. Пусть плоская волна распространяется вдоль 0Z , а относительная скорость двух инерциальных систем направлена вдоль ОХ OX ). [c.385]

Соотношение (7.44) показывает, что при фиксации прямого угла между п и v в системе, связанной с приемником света, поперечный эффект Доплера должен приводить к красному смещению [c.386]

В этом приближении получается внешне одинаковая форма записи продольного эффекта Доплера в оптике и акустике. Действительно, если ui — скорость приемника, 2 — скорость источника акустических волн, распространяющихся в среде со скоростью и, то для изменения частоты можно воспользоваться [c.387]

При проведении астрономических измерений, основанных на эффекте Доплера, был обнаружен ряд явлений, истолкование которых вызвало широкую дискуссию, еще не исчерпавшую круг рассматриваемых вопросов. [c.389]

Таким образом, наблюдается полное совпадение результата проведенного ранее (см. 5.6) исследования интерференции двух волн одной частоты при разности хода, линейно зависящей от времени (Л == ut), и результата полученного с использованием эффекта Доплера, где вычисляется сигнал биений двух волн с частотами оц и о>2 = mi(l 2 и/с). [c.396]

Получите выражение для поперечного эффекта Доплера. В чем заключаются трудности его экспериментального осуществления [c.460]

Целесообразно рассмотреть теперь нерелятивистскую теорию эффекта Доплера. Под эффектом Доплера или смещением Доплера понимается определенная связь между измеряемой частотой волнового движения и относительными скоростями источника волн, среды и приемника. Удобно начать рассмотрение [c.323]

Рис. 10.19. Эффект Доплера источник S движется относительно среды со скоростью I/ V и испускает волны с частотой Vo. Волна / испускается, когда 5 находится в точке у = 0. Эта волна распространяется радиально во все стороны. Волна 2 испускается, когда S находится в точке у = VT. Эта волна тоже распространяется радиально во все стороны и т. д.

Следовательно, если скорость V положительна (источник движется по направлению к приемнику), то частота, воспринимаемая приемником, больше, чем излучаемая частота. Если скорость V отрицательна (источник движется в направлении от приемника), то воспринимаемая частота меньше, чем излучаемая. Этот сдвиг частот называется эффектом Доплера или смещением Доплера. Для реактивного самолета V имеет тот же порядок величины, что и скорость звука в воздухе, и эффект Доплера довольно велик. Если V/Узв 1, то, ограничиваясь слагаемыми порядка У/ьзъ, можно приближенно преобразовать (16) в следующее выражение [c.325]

Если источник прпблигкается (как в нашем случае), то v>vo, если же удаляется, то v[c.206]

Завершает изложение основ электромагнитной теории света рассмотрение оптических экспериментов с движущимися телами. Здесь кратко охарактеризованы экспериментальные основания специальной теории относительности и проанализированы следствий гюстулатов Эйнштейна, позволяющие полностью истолковать все корректные опыты, как предшествовавшие созданию этой фундаментальной теории, так и выполненные во второй половине XX в. Подробно рассмотрены приложения эффекта Доплера, позволяющие выявить особенности оптических. экспериментов и невозможность использования гипотетического эфира даже в качестве системы отсчета. [c.8]

Однако утверждение о высокой монохроматичности лазерногх) излучения нуждается в уточнении. Ниже будет показано (см. 1.6, 5.7), что в силу ряда причин линия любого излучателя будет уширена. Для газовых лазеров He—Ne, Аг" и др. это уширение обусловлено хаотическим тепловым движением атомов (эффект Доплера) и будет определяться длиной излучаемой волны, температурой газа и массой его атомов (см. 7.3). Но ггри исследовании излучения такого лазера (гриборами вьк окого разрешения (см. 5.7) можно показать, что вся излучаемая энергия сосредоточена в нескольких аномально узких линиях внутри контура усиления — продольных модах, соответствующих определенным типам колебаний (рис. 1.10,а). Физическая причина [c.35]

Необходимо разобраться еще в одном вопросе как учесть неизбежное затухание колебаний осциллятора Физические причины, приводящие к затуханию излучения и связанному с ним уши-рению спектральной линии, были обсуждены выше (см. гл.1). Они сводятся к потере энергии вследствие излучения, к столкновениям, тушащим колебания осцилляторов, и к хаотическому тепловому движению атомов эффект Доплера). При феноменологическом описании можно объединить все эти разнородные процессы, вводя убывающую во времени амплитуду затухающей волны (что эквивалентно использованию комплексного показателя преломления). При составлении уравнения движения осциллирующего электрона для учета затухания нужно ввести тормозящую силу. Запишем ее в виде -gr, где g — некий коэффициент частное от его деления на массу электрона обозначают у и называют коэффициентом затухания. [c.140]

Таким образом, фактически здесь исследуются экспериментальные основания этой фундаментальной теории. Изложение теории относительности весьма краткое и предельно упрощено. Мы коснулись только тех проблем, которые необходимы для понимания приложений в оптике. Вместе с тем более полно охарактеризованы применения специальной теории относительности для истолкования ряда оптических явлений. В частности, подробно исследованы следствия эффекта Доплера, а также опыты Саньяка, заложившего основы современной лазерной гирометрии. [c.363]

Мы получим здесь общее выражение для преобразования частоты, рассмотрим принципиальное различие эффекта Доплера в оптике и акустике, выясним, как проявляется эффект при направленном и хаотическом движении излучающих частиц. В зак.лючение охарактеризуем возможность интерферометри-ческого измерения ма.юй относительно скорости движения излучателя и приемника. [c.383]

Соотношение (7.38) устанавливает. нинейную зависимость между v /v и р = о/с. Следовательно, продольный эффект Доплера является эффектом первого порядка. Пользуясь упрощенным соотношением (7.38) и вводя обозначение Av = v — v, получаем выражение, в котором в явном виде фигурирует доплеровский сдвиг частоты Av как функция р == и/с, а именно [c.384]

Поперечный эффект Доплера — зго эфс )ект второго порядка относительно и/с(Л ji ), тогда как для продольного характерна линейная зависимость смещения от (i. Нетрудно заметить, что поперечный эффект не меняет знака при замене +г на —и. Он много меньше продольного, но само его существование представляется очень важным, так как в iuiHHOM случае имеется качественное отличие от акустики, где никакого поперечного эффекта Доплера нет. [c.386]

Перейдем к исследованию того, как проявляется эффект Доплера при оптических экспериментах. Прежде всего укажем, что следует различать направленное и хаотическое движение излучающих частиц, в котором они могут одновременно участвовать. К сдвигу частоты и/с приводит лишь направленное движение ансамбля атомов, и прежде всего мы проана.чизируем те эксперименты, где проявляется именно этот иид движения. [c.388]

Продольный эс])фект Доплера обуслаилинает такисе расщеп-те-ние на две компоненты спектральных линий, излучаемых двой ными звездами, т.е. системой из двух тел, нрап ающихся вокруг [c.388]

Продольный эффект Доплера служит причиной смещения спектральных линий ионов, которые в релультате воздействия электрического паля могут приобретать очень большие скорости направленного движения. На рис. 7.14 приведены результаты интерферометрического исследования смещения линий Ar-It относительно линий нейтральных атомов этого же )Л( мента (Аг-1), возникавшие в результате движения ионов под действием посто-янного, )лек грического 1юля, направленного вдо 1ь оси разрядной трубки. [c.390]

Мы упоминаем о таких достаточно специфических опытах, поскольку в них одна форма проявления эффекта Доплера маскирует другую, что иногда приводит к ошибкам в определении температуры горячей плазмы. В частности, по-видимому, такими ошибками были искажены результаты английских исс.аедо-вателей, впервые объявивших в 1960 г. о достижении температуры в несколько миллионов градусов. [c.393]

Вернемся к рассмотрению прояв-. ения эффекта Доплера при направленном движении. Нас будет интересовать вопрос о том, какую. минимальную относительную скорость движения двух тел по одной прямой можно измерить по доплеровскому сдвигу. [c.394]

Можно продолжить перечисление технических трудностей, появляющихся при наблюдении сигнала биений, возникающего при освещении интерферометра уширенной спектральной линией, но они ничего не меняют в принципиальной постановке проблемы. Бесспорно, задав тем или иным способом корреляцию между двумя исследуемыми волнами, можно наблюдать их интерференцию. Если частота о>2 задается равномерным движением зеркала, от которого отражается часть исследуемого излучения, то будет происходить интерференция любой волны с частотой roi, лежащей в пределах контура спектральной линии, с другой волной частоты (02, отличающейся от частоты первой на разностную частоту 2л/. Тогда будет наблюдаться сигнал биений, который позволяет определять сколь угодно малую скорость движения зеркала, так как можно зарегистрировать очень малые изменения интерференционной картины. Та минимальная скорость v, которую еще можно измерить, определится условиями опыта. Е1о, конечно, это будут значения на много порядков меньше, чем те громадные скорости, о которых шла речь ранее. Приведенная выше оценка точности астрономических измерений лучевой скорости по эффекту Доплера (и 1 км/с) соответствует сравнению никак не скоррелированных источников света, которыми являются исследуемая звезда и какой-то земной источник света, излучающий ту же спектральную линию. [c.397]

Формула Вини относительно просто выводится включением эффекта Доплера в термодинамическое риссмотрение гипотетической машины с подвижными зеркалами (см. Бори М. Атомная физика. М.. 1965). [c.405]

Естественно, что возник вопрос о соотношении между двумя теориями света.. Довольно быстро выявилась неразумность противопоставления электромагнитной теории света и фотонной физики. Оказалось, что описание волновых свойств света (интерференция, дифракция и сопутствующие им явления) по-прежнему целесообразно проводить в рамках электромагнитной теории, тогда как некоторые энергетические характеристики из. [учения полностью описываются фотонной физикой. Существует переходная область явлений - давление света, эффект Доплера и некоторые другие. - которую можно просто истолковать в рамках как той, так и другой теории. Характерно, 4Tt> учет ре.тятивистских эффектов обязателен и в электромагнитной теории, и в фотонной физике. [c.461]

Глава 10 (Скорость света). Эта глава предназначена главным образом для самостоятельного чтения. Не надо уделять чрезмерное внимание обсуждению эффекта Доплера. В задачах делается ударение на астрономические явления. Целесообразно продемонстрировать опыт по определению скорости света если возможно, то эффект Доплера по Мёссбауэру показать интерферометр. [c.16]

Рис. 10.25. Эффект Доплера, наблЮ даемый для света от далеки с звезд, показывает, что другие галактики удаляются от нас со скоростью. пропорциональной их расстоянию от Земли.

Рис. 10.25. <a href="/info/19185">Эффект Доплера</a>, наблЮ даемый для света от далеки с звезд, показывает, что другие галактики удаляются от нас со скоростью. пропорциональной их расстоянию от Земли.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...