Từ máy bắn tốc độ đến Vũ trụ giãn nở... và hiệu ứng Doppler

1.Hiệu ứng Doppler là gì?

Hiệu ứng Doppler là một hiệu ứng vật lý, đặt tên theo Christian Andreas Doppler, trong đó tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi khi mà nguồn phát sóng chuyển động tương đối với người quan sát.

Tôi sẽ lấy ví dụ trực quan nhất để các bạn hiểu :

Trên mặt nước ta lấy 2 điểm AB , giữa khoảng cách 2 điểm AB ta đặt một chú nhện vào đó :

Trường hợp 1 : Chú nhện đứng yên và đạp chân trên mặt nước.

Khi chú nhện đạp chân sẽ tạo ra sóng nước lan truyền theo mọi hướng , cùng tốc độ, tạo thành các vòng tròn đồng tâm tỏa ra từ chân chú nhện ( giống bia bắn cung )

Khi đó tại điểm A và B ta đều đo được tần số dao động của nước là như nhau ( ví dụ 10 Hz )

Trường hợp 2 : Chú nhện di chuyển dần về phía điểm B.

Khi di chuyển dần về B, do khoảng cách từ chú nhện đến B ngày càng ngắn lại, nên sóng sinh ra trên mặt nước sẽ tới điểm B nhanh hơn điểm A và cũng tốn ít thời gian hơn.Lúc này ở điểm B tần số dao động của sóng sẽ cao hơn 10 Hz, còn điểm A sẽ nhỏ hơn 10Hz.

Sự biến đổi tần số này chính là hiệu ứng Doppler.

Trong ví dụ trên thật ra tần số của nguồn sóng từ chân chú nhện phát ra không bị thay đổi , nghĩa là đối với chú nhện thì tần số sóng vẫn là 10 Hz, nhưng với 2 điểm A, B khác nhau thì lại có kết quả đo khác nhau - nghĩa là kết quả đo sẽ thay đổi tùy thuộc vào vị trí đo ( nếu chưa hiểu điều này hãy đọc lại thuyết tương đối mà mình đã tóm lược nhé )

Hiệu ứng Doppler chính bạn gần như gặp hàng ngày mà không nhận ra, đơn cử khi bạn qua đường, thấy một chiếc xe bấm còi inh ỏi đi từ xa đến, khi đến càng gần bạn tiếng còi nghe chói tai và lớn hơn, còn khi đi xa khỏi bạn thì nó lại trầm xuống và bé đi.Nếu bạn nghe thấy tiếng còi ngày càng chói và không giảm thì có thể đó là lần cuối bạn còn có thể nghe được =)))

2.Ứng dụng của hiệu ứng Doppler.

Máy bắn tốc độ ( Radar cũng tương tự )

Sử dụng cơ chế radar và hiệu ứng Doppler, cảnh sát dùng thiết bị chuyên dụng để phát ra một bước sóng radio có tần số xác định đến phương tiện rồi thu nhận tần số sóng phản xạ ngược trở lại .Từ sự chênh lệch tần số phát và nhận, ta sẽ tính ra được vận tốc của phương tiện giao thông đó.

Chính vì vậy một số anh chàng khôn lỏi am hiểu vật lý đã chế ra thiết bị làm nhiễu sóng gắn trên xe , khiến thiết bị của cảnh sát thu nhận kết quả bị sai lệch và không đo được tốc độ xe.Tuy nhiên mấy anh chàng này cũng bị gô cổ hết rồi.Học giỏi nhưng đừng dùng để chống đối pháp luật các bạn nhé !

Hiệu ứng Doppler trong y học.



Siêu âm Doppler là một hình thức thăm khám trong y học được sử dụng mà không gây hại đối với cơ thể con người do không sử dụng các tia X.

Là một loại siêu âm có độ chính xác cao nhất trong các loại siêu âm và siêu âm Doppler còn có màu. Giống với tên gọi của nó, siêu âm Doppler là phương pháp siêu âm sử dụng hiệu ứng doppler, các sóng âm sẽ được phát ra tới bộ phận cơ thể cần được thăm khám và sau đó máy sẽ thu hồi chúng và lập trình tái hiện lại hình ảnh.

Hiệu ứng Doppler trong nghiên cứu vũ trụ.



Dựa trên các quan sát về sóng điện từ sinh ra từ các vì sao, các nhà khoa học có thể xác định được chúng đang di chuyển ra xa chúng ta, nếu quan sát bằng một kính thiên văn, họ có thể quan sát được hiện tượng dịch chuyển đỏ .

Vì ánh sáng cũng tồn tại ở dạng sóng nên hiệu ứng Doppler áp dụng được cho cả sóng ánh sáng.Khi quan sát các thiên thể trong vũ trụ, nếu chúng di chuyển ra xa khỏi chúng ta thì màu sắc của chúng sẽ chuyển dần về màu đỏ, còn lại gần thì chuyển dần về màu xanh.Qua đó các nhà Khoa học đã chứng minh được vũ trụ đang giãn nở không ngừng nhờ hiệu ứng Doppler.

Nguồn : Trường Vũ Tổng Hợp