Эффектом Доплера называют изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя
Представим себе, что наблюдатель приближается со скоростью vB к неподвижному относительно среды источнику волн. При этом он встречает за один и тот же интервал времени больше волн, чем при отсутствии движения. Это означает, что воспринимаемая частота v' больше частоты волны, испускаемой источником. Но так какдлина волны, частота и скорость распространения волны связаны соотношением или с учетом
Другой случай: источник волн и движется со скоростью Uи к неподвижному относительно среды наблюдателю (рис. 5.23, о). Так как источник движется вслед за испускаемой волной, то длина волны будет меньше, чем при неподвижном источнике. В самом деле, длина волны равна расстоянию между двумя точками с разностью фаз 2π. За время Т, равное одному периоду, волна распространится на расстояние X (рис. 5.23, б), источник волн переместится на расстояние АВ = vJT. Фазы точек В и С при этом различаются на 2πr следовательно, расстояние между ними равно длине волны А/, образуемой при движении источника излучения. Используя рис. 5.23 и зная, что, выполним некоторые вычисления
В этом случае наблюдатель воспринимает волну, частота колебаний которой
При одновременном движении друг к другу наблюдателя и источника формула для воспринимаемой частоты получается подстановкой в формулу (5.59) [см. (5.57)] вместо v:
Как видно из (5.60), при сближении источника волн и наблюдателя воспринимается частота больше испускаемой. Изменив знаки у DB и ии в (5.60), можно получить аналогичную формулу при удалении источника от наблюдателя (приемника). Таким образом, можно записать общую формулу
и называется доплеровским сдвигом частоты.
В медицинских приложениях скорость ультразвука значительно больше скорости движения объекта (и » d0). Для этих случаев из (5.64) имеем
Таким образом, разница частот равнаЭффект Доплера используется для определения скорости кровотока (см. § 9.5), скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов
ГЛАВА 6 Акустика
Акустика — область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких (~1013 Гц). Современная акустика охватывает широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд разделов: физическая акустика, которая изучает особенности распространения упругих волн в различных средах,- физиологическая акустика, изучающая устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных, и др. В узком смысле слова под акустикой понимают учение о звуке, т. е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемых человеческим ухом (частоты от 16 до 20 000 Гц).