Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА

Дегтярева Е.Р. Юшкевич Р.С. Куликова И.Ю.
В статье даётся вывод формул к эффекту Доплера без использования закона сложения скоростей, но с использованием принципа постоянства скорости света только относительно источника света. Определена пространственная граница возможности приёма электромагнитных волн. Рассмотрена зависимость скорости света от расстояния. Определен коэффициент для вычисления скорости света.
эффект Доплера
скорость света
Doppler effect
velocity of light
Для объяснения эффекта допускаем, что свет, идущий от источника света, связан с источником и распространяется от него со скоростью с=3∙108 м/с относительно источника. Для приемника скорость света относительно источника будет складываться со скоростью источника v.

Чтобы определить зависимость частоты света v от скорости v, рассмотрим распространение света от двух источников, один из которых S движется по направлению к приемнику со скоростью v, а другой S0 покоится. Одинаковые источники излучают свет одинаковой частоты v0 (рис. 1). Свет относительно источников распространяется с одинаковой скоростью с, поэтому и длина излучаемой волны λ будет одинакова.

Рис. 1

Для приемника света периоды колебаний в световой волне от движущегося и покоящегося источников будут равны соответственно:

и

.

Периоды есть величины обратные частотам колебаний

и

.

Подставляем эти значения Т и Т0 в полученные равенства и делим почленно

и

;

;

(после сокращения на λ).

Для случая, когда источник света удаляется от приемника, следует знак перед v заменить на противоположный и получим:

.

Отметим, что c+v и с это скорости света соответственно относительно приемника и источника света.

Рассмотрим случай, когда источник света движется перпендикулярно направлению на приемник. Учитывая, что свет связан с источником, распространяется относительно его со скоростью с и сносится с ним со скоростью v, чтобы он попал на приемник, его надо направить под некоторым углом α так, что

(рис. 2). В этом случае составляющая скорости света, совпадающая с направлением на приемник А будет , составляющая v на это направление равна 0.

Рис. 2

Чтобы не повторять предыдущие рассуждения, воспользуемся формулой

,

c+v заменим на , а скорость с относительно источника останется неизменной. В результате получаем

,

что соответствует результату, полученному в опытах Айвса.

Ранее мы использовали понятие светонесущей среды, которая имеется у атомов источника света, но атом источника может быть и атомом приемника света. Можно считать, что и приемник света имеет светонесущую среду, которая распространяется неограниченно и в которой свет распространяется со скоростью равной с=3∙108 м/с.

Не исключена возможность того, что этой средой приемник перехватывает свет на некотором расстоянии от осязаемого приемника света. Применим это для объяснения эффекта Доплера (рис. 3).

Рис. 3

Пусть S - источник света, Р - приемник, α - граница раздела светонесущих сред. Источник и приемник сближаются со скоростью v. Тогда для приемника свет от S до α будет иметь скорость c+v, а от α до Р скорость будет с. Источник испускает свет, длина волны которого и частота соответственно равны λ0 и ν0 , а скорость с, поэтому имеем

.

Для приемника λ0 пройдет границу α за время

.

Пройдя границу каждый элемент волны будет иметь скорость относительно приемника с и пройдет расстояние

.

Выражаем λ и λ0 через частоты ν и ν0

отсюда

.

Получили, что при сближении источника и приемника света

,

а при удалении

Для поперечного эффекта Доплера скорость света относительно приемника равна , время прохождения длины λ0 через границу α

,

а длина волны после прохождения границы будет

Аналогично предыдущему случаю получаем

Если факт перехвата света светонесущей средой приемника имеет место, то положение границы раздела светонесущих сред источника и приемника света может быть обнаружен в опытах с движущимся источником света.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики т.3, 1972 г., «Наука».
  2. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия 10, 1983 г., «Просвещение».

Библиографическая ссылка

Дегтярева Е.Р., Юшкевич Р.С., Куликова И.Ю. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА // Современные наукоемкие технологии. – 2010. – № 4. – С. 34-37;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=24626 (дата обращения: 10.12.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674