اَبا اِباد

doppler-effect-in-classical-physics

اثر داپلر در فیزیک کلاسیک

در صورتی که ما در نسبیت خاص اتساع زمان و انقباض طول را مشاهده می‌کنیم، قاعدتا بایستی اثر آن را در سایر پارامترها و پدیده‌هایی که در فیزیک کلاسیک وجود دارد، نیز بیابیم.

ما پیش از این با اثر داپلر کمابیش آشنا شده ایم. پیش از آنکه به اثر داپلر در نسبیت خاص بپردازیم، بهتر است کمی دقیق‌تر به اثر داپلر در فیزیک کلاسیک بنگریم. زمانی که در کنار یک خیابان پر سر و صدا ایستاده ایم و خودروها با سرعت از کنار ما عبور می‌کنند، اگر خودرویی در حال نزدیک شدن به ما، بوق ممتد بزند و در همین حال به ما نزدیک شده و سپس از ما عبور کرده و دور شود، ما صداهای با فرکانس متفاوت می‌شنویم. در حالی که خودرو به ما نزدیک می‌شود، صدا ابتدا زیر می‌شود. چرا که فرکانس آن به علت اثر داپلر افزایش می‌یابد. اما وقتی خودرو از ما دور می‌شود، صدا بم می‌گردد. چرا که فرکانس آن کاهش می‌یابد.

اما اگر به جای خودرو، ما بوق ممتد بزنیم و خودروی در حال حرکت این صدا را بشنود، او نیز صدای بوق ما را به همین صورت می‌شنود؟ خیر.

اثر داپلر در فیزیک کلاسیک، بین حرکت منبع موج و حرکت ناظر تفاوت قائل است. در واقع اثر داپلر، نامتقارن یا asymmetric است. فرض کنید درون خودروی خود در کنار خیابانی ایستاده‌اید. ناگهان دوستتان که سوار بر خودرویی با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت، در حال نزدیک شدن به شماست، شما را دیده و به نشانه احترام، برای شما بوق می‌زند و فرض کنید فرکانس بوق خودروی دوستتان حدود ۴۰۰ هرتز است.

طبق رابطه‌ی داپلر (در کامنت)، فرکانسی که شما دریافت می‌کنید، حدود ۴۳۶ هرتز است. اما شما نیز قصد دارید به نشانه‌ی احترام برای دوستتان بوق بزنید و اتفاقا فرکانس بوق خودروی شما نیز ۴۰۰ هرتز است.

فرض کنید در این جامعه، فرکانس بوق نشانی از احترام بوده و فرکانس بیشتر (صدای زیرتر) ارادت بیشتر صاحب بوق را نشان می‌دهد. در این صورت، شما نمی‌توانید با همان بوق و تا زمانی که ایستاده‌اید، همان میزان ارادتی که دوستتان که در حال حرکت است نشان داده، به او نشان دهید. چرا که فرکانسی که او دریافت می‌کند حدود ۴۳۲ هرتز است.

پی‌نوشت: امروزه در کشورهای گوناگون، جریمه‌های سنگین برای استفاده‌ی نابجا از بوق خودرو وضع شده است. مثلا در انگلستان این مبلغ تا ۱۰۰۰ پوند و در استرالیا تا ۳۵۰ دلار است.

 

تصویر زیر: رابطه‌ی اثر داپلر. در این رابطه Vo سرعت ناظر نسبت به مدیوم انتشار موج و Vs سرعت منبع موج نسبت به مدیوم انتشار موج است و علت نامتقارن بودن این رابطه نیز همین موضوع است که این سرعت‌ها نسبت به مدیوم در نظر گرفته می‌شود، نه نسبت به یکدیگر.

Doppler effect relationship

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *