Эффект доплера для чайников: суть явления, применение, формула

Применение эффекта Доплера

1. Астрономия

   Эффект Доплера для электромагнитных волн, таких как свет, имеет большое значение в астрономии и дает в результате так называемое красное смещение или синие смещение. Он был использован для измерения скорости, при которой звезды и галактики приближаются или удаляются от нас; то есть, их радиальные скорости.

   Положительная радиальная скорость показывает, что звезда удаляется от Солнца, отрицательная, что она приближается.

2. Радар

   Эффект Доплера используется в некоторых типах радаров для измерения скорости обнаруженных объектов. В радаре луч выстреливает по движущейся мишени — например, автомобилю, так как полиция использует радар для фиксирования скорости автомобилистов — по мере приближения или удаления от радара.

3. Медицинская визуализация и измерение кровотока

   Эхокардиограмма может, в определенных пределах, производить точную оценку направления кровотока и скорости крови и сердечной ткани в любой произвольной точке с использованием эффекта Доплера. Одним из недостатков является то, что ультразвуковой луч должен быть направлен параллельно потоку крови.

   Измерения скорости кровотока также используются в других областях медицинского ультразвукового исследования, например в акушерском ультразвуковом исследовании, и неврологии. Измерение скорости кровотока в артериях и венах на основе эффекта Доплера является эффективным инструментом для диагностики сосудистых проблем, таких как стеноз.

Сами того не подозревая, мы часто сталкиваемся с электромагнитными волнами (радиоволны, рентгеновские лучи, инфракрасное излучение), но самым привычным из них является видимый свет. Любая волна характеризуется частотой (f) или длиной волны (λ), причем получить один параметр, зная другой, достаточно просто.

Где v — фазовая скорость, волны (для электромагнитных волн, v = 299 792 458 м/c); T — период колебаний (величина обратная частоте).

Длина электромагнитных волн может быть разной, но человеческий глаз различает только определённый спектр волн. Их длина начинается от 400 нанометров (фиолетовый) и заканчивается 700 нанометрами (красный).

В зависимости от длины электромагнитной волны, глаз распознаёт её как определённый цвет. Например, то, что мы называем синим цветом — это излучение волны в диапазоне от 400 — 450 нм.

Как мы отметили ранее, Доплер провёл параллель между распространением акустических и оптических волн. В своей основной работе, где впервые были изложены его идеи, учёный задался вопросом: «Почему звёзды имеют тот или иной цвет?». Он исходил из следующих соображений: 1) очевидно, звёзды являются источниками излучения света; 2) испускаемый свет — это равномерная (в одинаковых пропорциях) комбинация всех цветов. Если смешать все видимые цвета, вы получите белый (это работает только светом). В зависимости от движения источника, происходит увеличение или уменьшение частоты испускаемого им света. Мы видим это как изменение цвета, потому что соответственно меняется длина волны. Вспомните пример с лодкой. Доплер полагал, что при смещении, некоторые цветовые компоненты как бы «выходят» из видимого спектра, а оставшаяся комбинация определяет цвет звезды.

Позднее выяснилось, что в его теории есть неточности, связанные с тем, что в то время человечество не обладало достаточными знаниями о природе света.

Главной ошибкой Доплера было то, что он считал, что все звёзды испускают белый свет. Он не знал о существовании инфракрасного и ультрафиолетового излучений, куда собственно должны были «уходить» цветовые компоненты. Тем не менее, общие суждения об изменении длины волны при движении источника излучения были верны.

Примечания

1. Possel, Markus  (недоступная ссылка). Einstein Online, Vol. 5. Max Planck Institute for Gravitational Physics, Potsdam, Germany (2017). Дата обращения: 4 сентября 2017.
2. Henderson, Tom . Physics tutorial. The Physics Classroom (2017). Дата обращения: 4 сентября 2017.
3. , с. 31.
4. Schuster P. Moving the Stars. Christian Doppler, His Life, His Works and Principle and the World After. — Living Edition Publishers, 2005. — 232 с.
5. , с. 57.
6. Лауэ М. История физики. — Москва: ГИТТЛ, 1956. — 229 с.
7. Кологривов В. Н. Эффект Доплера в классической физике. — М.: МФТИ, 2012. — С. 25—26. — 32 с.
8. При распространении света в среде, его скорость зависит от скорости движения этой среды. См. опыт Физо.
9. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 158—159. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7.

Ударные волны

Один из распространенных примеров механической волны — звуковая волна (см. гл. 6). В этом случае максимальная скорость колебаний отдельной молекулы воздуха составляет несколько сантиметров в секунду даже для достаточно большой интенсив­ности, т. е. значительно меньше скорости распространения волны (скорость звука в воздухе около 300 м/с). Это соответствует, как принято говорить, малым возмущениям среды.

Однако при больших возмущениях (взрыв, сверхзвуковое дви­жение тел, мощный электрический разряд и т. п.) скорость колеб­лющихся частиц среды может уже стать сравнимой со скоростью звука, возникает ударная волна.

При взрыве высоконагретые продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают слои окружающего возду­ха. С течением времени объем сжатого воздуха возрастает. Тонкую переходную область, которая отделяет сжатый воздух от невозмущенного, в физике называют ударной волной. Схематич­но скачок плотности газа при распространении в нем ударной вол­ны показан на рис. 5.22, а. Для сравнения на этом же рисунке показано изменение плотности среды при прохождении звуковой волны (рис. 5.22, б).

Ударная волна может обладать значительной энергией, так, при ядерном взрыве на образование ударной волны в окружаю­щей среде затрачивается около 50% энергии взрыва. Поэтому ударная волна, достигая биологических и технических объектов, способна причинить смерть, увечья и разрушения.

Эффектом Доплера называют изменение частоты, волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вслед­ствие относительного движения источника волн и наблюда­теля.

Представим себе, что наблюдатель приближается со скоростью u_н 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 n¢ больше частоты волны, испускаемой источником. Но так как длина волны, частота и скорость распространения волны связаны соотношениемили с учетом

(5.57)

Другой случай: источник волн И движется со скоростью u_и к не­подвижному относительно среды наблюдателю (рис. 5.23, а). 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 2p. За время Т, равное одному периоду, волна распространится на расстояние l. (рис. 5.23, б), источник волн переместится на рас­стояние АВ = u_иТ. Фазы точек В и С при этом различаются на 2p; следо­вательно, расстояние между ними равно длине волны l’, образуемой при движении источника излуче­ния. Используя рис. 5.23 и зная, что ,

выполним некоторые вычис­ления:

(5.58)

В этом случае наблюдатель воспринимает волну, частота коле­баний которой

(5.59)

При одновременном движении друг к другу наблюдателя и ис­точника формула для воспринимаемой частоты получается под­становкой в формулу (5.59) n¢ вместо n:

(5.60)

Как видно из (5.60), при сближении источника волн и наблю­дателя воспринимается частота больше испускаемой. Изменив знаки у u_н и u_и в (5.60), можно получить аналогичную формулу при удалении источника от наблюдателя (приемника). Таким об­разом, можно записать общую формулу

(5.61)

где «верхние» знаки в формуле относятся к сближению источника и приемника волн, а «нижние» — соответственно к удалению.

Эффект Доплера можно использовать для определения скорос­ти движения тела в среде. Для медицинских применений это име­ет особое значение. Рассмотрим подробнее такой случай.

Пусть генератор ультразвука совмещен с приемником в виде некоторой технической системы (рис. 5.24). Техническая система неподвижна относительно среды. В среде со скоростью u движет­ся объект (тело). Генератор излучает ультразвук с частотой n_г. Движущимся объектом, как наблюдателем, воспринимается час­тота n₁, которая может быть найдена по формуле (5.57):

(5.62)

где v — скорость распространения механической волны (ультра­звука).

Ультразвуковая волна с частотой n₁ отражается движущимся объектом в сторону технической системы. Приемник воспринима­ет уже другую частоту (эффект Доплера), которую можно выра­зить, используя формулу (5.59)

, или с учетом (5.62)

(5.63)

Таким образом, разница частот равна

(5.64)

и называется доплеровским сдвигом частоты.

В медицинских приложениях скорость ультразвука значитель­но больше скорости движения объекта (u >> u). Для этих случаев из (5.64) имеем

Эффект Доплера используется для определения скорости кро­вотока (см. § 9.5), скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов.

Навигация по записям

Эффект Доплера для электромагнитных волн

Рассмотренное в механике (см. , §1.6 ) изменение частоты звуковых сигналов, обусловленное эффектом Доплера, определяется скоростями движения источника и приемника относительно среды, являющейся носителем звуковых волн. Для электромагнитных же волн особой среды, которая служила бы их носителем, нет. Поэтому доплеровское смещение частоты электромагнитных волн (сигналов) определяется только скоростью источника относительно приемника.

Пусть в — системе отсчета находится неподвижный приемник (рис.). К нему с релятивистской скоростью приближается — источник периодических электромагнитных (или световых) сигналов. В
— системе отсчета, связанной с источником, сигналы испускаются с частотой (собственная частота). Найдем частоту
, с которой воспринимаются эти сигналы приемником.

Рис. 5

Промежуток времени между двумя последовательными сигналами (импульсами) в
— системе, связанной с источником, равен
. Поскольку источник движется со скоростью , то соответствующий промежуток времени в — системе, согласно «эффекту замедления хода движущихся часов», будет больше, а именно

(31)

(32)

(33)

продольному эффекту Доплера

Как видно из приведенного вывода, эффект Доплера для электромагнитных волн является следствием двух явлений: замедления хода движущихся часов (корень в числителе последней формулы) и «уплотнения» (или разряжения) импульсов, связанного с изменением расстояния между источником и приемником — это учтено в первом равенстве формулы ().

Рис. 6

Рассмотрим и более общий случай: в — системе источник движется со скоростью
, составляющей угол
с линией наблюдения (рис.). В этом случае в формуле () следует заменить на
, где — проекция вектора
на ось , положительное направление которой взято от к . Тогда

(34)

В процессе движения источника проекция скорости , вообще говоря, меняется, поэтому необходимо учесть эффект запаздывания. Воспринимаемая приемником частота
в момент будет обусловлена сигналами, испущенными источником в предшествующий момент
где — расстояние от источника до в момент . Поэтому значение надо брать в момент . Итак, частоте соответствует .

В отличие от акустического эффекта Доплера, при
наблюдается поперечный эффект Доплера:

(35)

В нерелятивистском случае, когда , вместо () можно считать, что , поэтому формула () не будет содержать корня
, и тогда воспринимаемая частота

(36)

(37)

Эффект Доплера нашел многочисленные практические применения. С его помощью определяют, например, скорость излучающих атомов в пучке, угловую скорость вращения Солнца. На эффекте Доплера основаны радиолокационные методы измерения: скорости самолетов, ракет, автомашин и др. Именно этот эффект позволил открыть двойные звезды: (системы, состоящие из двух звезд, движущихся вокруг общего центра масс) — объекты, которые невозможно разрешить даже
самыми мощными телескопами. С помощью эффекта Доплера Хаббл (1929г.) обнаружил явление, названное космологическим красным смещением: линии в спектре излучения внегалактических объектов смещены в сторону больших длин волн, т.е. в красноволновую часть спектра. Оно свидетельствует о том, что внегалактические объекты удаляются от нашей Галактики со скоростями, пропорциональными расстоянию до них.

Рассмотрим в заключение два примера, на применение эффекта
Доплера. Но предварительно преобразуем формулу () от частот к
длинам волн. Частота
, отсюда малое приращение
частоты:
. Подставив обе
эти формулы в (), получим

(38)

Пример 1.

Одна из спектральных линией, испускаемых, возбужденными
ионами в состоянии покоя, имеет длину волны . Если
эту линию наблюдать под углом
к пучку данных ионов, то
обнаруживается ее доплеровское смещение
, причем

. Определим скорость ионов в пучке. Так
как
, то это значит, что ионы движутся
с нерелятивистской скоростью и справедливо соотношение ().
Условие же
означает согласно (), что

, т. е. угол:
. Искомая скорость

Пример 2.

При наблюдении спектральной линии
мкм в
направлениях на противоположные края солнечного диска на его
экваторе обнаружили различие в длинах волн на
пм.
Найдем период вращения Солнца вокруг собственной оси. Так как данные края диска движутся при вращении Солнца в
пpотивополжных направлениях с одинаковой скоростью , то
доплеровское смещение этой линии будет одинаково по модулю, но
противоположно по знаку. Поэтому суммарная разность, смещенных
длин волн равна удвоенному доплеровскому смещению:

где
— угловая скорость Солнца, — его радиус (
м). Отсюда следует, что период вращения Солнца

суток

Далее:Излучение, Свойства, Вверх:Энергия, Импульс, Назад:Импульс электромагнитной

Отдел образовательных информационных технологий ЯГПУ08.02.2014

Доплеровское рассеяние

Если у нас есть многолучевое распространение, передатчик излучил, где-то в пространстве было множество объектов, от которых сигнал отразился и на приемник поступают несколько лучей. 

Если отражающая среда двигается, получается, что каждый луч испытывает разный сдвиг частоты. Если мы говорим про короткие волны, ионосфера это облако ионизированного газа, которое, как-то шевелится и из-за того, что к приемнику приходит несколько лучей, каждый луч испытывает разный сдвиг частоты из-за эффекта Доплера, возникает рассеяние. 

Если мы излучили сигнал с одной частотой, то на приемник придет сигнал с рассеянным спектром. 

Это накладывает ограничения, приводит к искажению спектра сигнала. Если будет два сигнала близких по частоте, то в процессе рассеяния, они наползут друг на друга и будет сложно их отличить друг от друга. 

Может быть случай, когда здание неподвижно, передатчик неподвижен, движется приемник. Из-за того, что приемник движется относительно отражающих поверхностей (зданий), расстояние до каждого объекта уменьшается с разной скоростью, получаются разные углы cosθ и скорости. Соответственно, каждый луч будет испытывать сдвиг частоты, будет возникать доплеровский эффект. 

Не важно что двигается, передатчик или приемник, в любом случае возникает эффект Доплера, происходит расширение спектра и доплеровское рассеяние. 

Космологическое красное смещение

Космологическое красное смещение

В отличие от доплеровского красного смещения, возникающего из-за собственного движения галактик относительно нас, космологическое возникает из-за расширения пространства. Как известно, Вселенная равномерно расширяется по всему своему объёму. Поэтому чем дальше друг от друга две галактики, тем с большими скоростями они разбегаются друг от друга. Так каждый мегапарсек между галактиками каждую секунду удалят их друг от друга примерно на 70 километров. Это величина называется постоянной Хаббла. Что интересно, изначально сам Хаббл оценил свою постоянную в целых 500 км/с на мегапарсек.

Это объясняется тем, что он никак не учитывал то, что красное смещение любой галактики складывается из двух разных красных смещений. Помимо того, что галактиками движет расширение Вселенной, они также совершают собственные движения. Если релятивистское красное смещение имеет одинаковое распределение для всех расстояний, то доплеровское принимает самые непредсказуемые расхождения. Ведь собственное движение галактик внутри их скоплений зависит лишь от взаимных гравитационных воздействий.

Метод Доплера в обнаружении экзопланет

Иначе этот метод называют спектрометрическим измерением лучевой скорости звёзд. Он получил наибольшее распространение для поиска экзопланет, и эффективность его применения исключительно высока. А также, можно «увидеть» планеты-гиганты, имеющие периоды обращения до 10 лет. Двигаясь вокруг своего светила, планета раскачивает его, что вызывает доплеровское смещение в спектре звезды. С помощью этого метода определяется амплитуда колебаний радиальной скорости между звездой и одиночной планетой.  При помощи метода Доплера к концу 2012 года удалось открыть 488 планет в 379 системах планет.

Сброс настроек

Принцип эффекта Доплера

Эффект назван в честь австрийского математика и физика Кристиана Доплера (Christian Doppler) который первым открыл этот принцип в середине 1800-х.

Эффект  носит его имя и представляет относительное изменение длины волны и частоты источника волны в движении относительно статического наблюдателя.

Эффект Доплера или сдвиг также возникает в звуке сирены проезжающего мимо автомобиля, который имеет более высокий тон при прибытии и более низкий при удалении, чем той же сирены в состоянии покоя. Скорость волны – это число колебаний, умноженных на длину волны, поэтому в среде (воздухе) с постоянной скоростью волны это означает, что волны приближающегося к нам источника короче и длиннее.

Когда что-то движется к вам, звуковые волны сжимаются и это приводит к увеличению высоты звука из-за этого сжатия. Когда что-то движется от вас, волны начинают расширяться и это приводит к снижению звука.

Это, казалось бы, безобидное явление изменения частоты от приближающихся или удаляющихся объектов имеет неожиданную глубину и интересные последствия.

Подготовка к процедуре

Для большей части диагностики с использованием доплера специальной подготовки не нужно, если они проводятся не в брюшной полости. Доктор может перечислить пункты со специальной инструкции в том случае, когда этого требует конкретный вид УЗДГ.

Так, одним из требований является исключение употребления пищи ночью перед запланированной диагностикой. Этот пункт необходимо соблюдать по той причине, что ультразвуковые волны неспособны проникать сквозь газы кишечника, точно так же, как и сквозь воздух в легких.

В начале процедуры пациент ложится на кушетку, оголяя ту область тела, которая будет обследоваться. Затем ее смазывают специальным гелем с целью улучшения передачи ультразвуковых волн. Единственный дискомфорт, который может ощутить пациент – это надавливание датчиком на диагностируемую область тела. На мониторе появляется изображение, преобразованное компьютером из сигналов датчика.

Ссылки [ править ]

1. ^ Джордано, Николас (2009). . Cengage Learning. С. 421–424. ISBN
2. ^ Поссель, Маркус (2017). . Эйнштейн Онлайн, Vol. 5 . Институт гравитационной физики Макса Планка, Потсдам, Германия. Архивировано из 14 сентября 2017 года . Проверено 4 сентября 2017 года .
3. Хендерсон, Том (2017). . Учебник по физике . Кабинет физики . Проверено 4 сентября 2017 года .
4. Алек Иден В поисках Кристиана Доплера , Springer-Verlag, Wien 1992. Содержит факсимильное издание с английским переводом.
5. Беккер (2011). Барбара Дж. Беккер, Распутывание звездного света: Уильям и Маргарет Хаггинс и подъем новой астрономии , иллюстрированное издание, Cambridge University Press , 2011; ISBN 110700229X , 9781107002296. 
6. ^ Розен, Джо; Готард, Лиза Куинн (2009). . Публикация информационной базы. п. 155. ISBN
7. Strutt (лорд Рэлей), Джон Уильям (1896). MacMillan & Co (ред.). . 2 (2-е изд.). Макмиллан. п. 154.
8. Дауни, Neil A, «Вакуумные базуки, Электрическая Радуга желе и 27 других проекты в субботу науки», Принстон (2001) ISBN 0-691-00986-4 
9. Агарвал, Саураб; Гаурав, Ашиш Кумар; Нирала, Мехул Кумар; Синха, Саян (2018). «Потенциальная и основанная на выборке звезда RRT для динамического планирования движения в реальном времени с учетом импульса в функции затрат». Обработка нейронной информации . Конспект лекций по информатике. 11307 . С. 209–221. DOI . ISBN
10. . astro.ucla.edu .
11. Это различие ясно показано в Harrison, Edward Robert (2000). (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 306 и далее . ISBN
12. Превосходный обзор темы с техническими подробностями приведен здесь: Персиваль, Уилл; Самушия, Ладо; Росс, Эшли; Шапиро, Чарльз; Ракканелли, Альвизе (2011). . Философские труды Королевского общества . 369 (1957): 5058–67. Bibcode . DOI . PMID .
13. Вольф, дипл. Инж. (FH) Кристиан. . radartutorial.eu . Проверено 14 апреля 2018 года .
14. Дэвис, MJ; Newton, JD (2 июля 2017 г.). «Неинвазивная визуализация в кардиологии для широкого профиля». Британский журнал госпитальной медицины . 78 (7): 392–398. DOI . PMID .
15. Аппис, AW; Трейси, MJ; Файнштейн, С.Б. (1 июня 2015 г.). . Эхо-исследования и практика . 2 (2): R55–62. DOI . PMC . PMID .
16. Эванс, DH; МакДикен, WN (2000). Допплерография (2-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-97001-9.требуется страница
17. Otilia Popescuy, Jason S. Harrisz и Димитрия C. Popescuz, Проектирование коммуникативную Тион Sub-System для наноспутников Cubesat миссий: Оперативные и реализации перспективы, 2016, IEEE
18. Qingchong, Liu (1999), «Доплеровское измерение и компенсация в системах мобильной спутниковой связи», Материалы конференции по военной связи / MILCOM , 1 : 316–320, CiteSeerX , doi , ISBN
19. Оберг, Джеймс (4 октября 2004). . IEEE Spectrum .
20. ↑ Arndt, D. (2015). О моделировании каналов для наземного мобильного спутникового приема (докторская диссертация).
21. . Мир физики . 10 марта 2011 г.
22. Ши, Сихан; Линь, Сяо; Каминер, Идо; Гао, Фэй; Ян, Чжаоджу; Joannopoulos, John D .; Солячич, Марин; Чжан, Бэйле (октябрь 2018 г.). «Сверхлегкий обратный эффект Доплера». Физика природы . 14 (10): 1001–1005. arXiv . Bibcode . DOI . ISSN . S2CID .

Рекомендации по назначению доплера

Специалист может назначить прохождение доплера для определения таких состояний:

• Глубокий тромбоз вен;
• Варикоз;
• Болезни артерий верхних, нижних конечностей;
• Аневризм оконечностей;
• Болезни, сопровождающиеся окклюзией сонных артерий;
• Аневризм внутри брюшной полости;
• Окклюзивные заболевания внутри подвздошной аорты.

УЗИ доплер выступает в роли одного из видов ультразвуковой диагностики, который используют при осмотре беременных. Благодаря полученной информации после УЗИ с доплером сонолог получает максимально точную информацию. Ему предоставляется возможность назначать максимально эффективное лечение при определении отставания в развитии крохи.

Зависимо от результатов УЗИ с доплером доктор принимает решение о подходящем курсе лечения, разрешении родов досрочно.

Чувствительный элемент ДМРВ

Самой распространённой причиной отказа датчика является грязный элемент. Для устранения сбоя рекомендуется его проверить. Для этого нужно отсоединить ДМРВ от узла воздушного фильтра и визуально осмотреть его. Если чувствительный элемент загрязнён, он может быть исправным, но загрязнение вносит погрешности в режим измерения. Проверка датчика:

1. Определить терминалы на самом сенсоре ДМРВ, которые соответствуют сигнальному проводу и заземлению.
2. Установить измеритель на непрерывность или низкую настройку на шкале Ом.
3. Подключить один измерительный зонд к сигналу, а другой — к заземлению на электрическом разъёме ДМРВ. Полярность не имеет значения.
4. Показатель должен равняться 0 Ом или быть близок к этому значению. Если прибор изображает бесконечное сопротивление, скорее всего, элемент ДМРВ неисправный.
5. Визуально осмотреть датчик.

Датчики типа «горячая проводка» имеют самоочищающуюся электрическую цепь, которая нагревает чувствительный элемент до 1 тысячи градусов, когда выключается двигатель. Эта часть схемы часто выходит из строя, ДМРВ покрывается грязью и не считывает поступающий воздух. В этом случае можно попробовать очистить чувствительный элемент с помощью специального спрея. При этом нужно соблюдать технику безопасности. Нельзя прикасаться к чувствительному элементу и очищать его тряпкой или специальными средствами, не предназначенными для ДМРВ или электрических контактов.

Последствия [ править ]

Если наблюдатель неподвижен относительно среды, если движущийся источник излучает волны с реальной частотой (в этом случае длина волны изменяется, скорость передачи волны остается постоянной; обратите внимание, что скорость передачи волны не зависит от скорости источника ), то наблюдатель обнаруживает волны с частотой, заданной
f{\displaystyle f_{\text{0}}}f{\displaystyle f}

f=(cc±vs)f{\displaystyle f=\left({\frac {c}{c\pm v_{\text{s}}}}\right)f_{0}}

Аналогичный анализ для движущегося наблюдателя и стационарного источника (в этом случае длина волны остается постоянной, но из-за движения скорость, с которой наблюдатель принимает волны, и, следовательно, скорость передачи волны изменяется) дает наблюдаемую частоту:

f=(c±vrc)f{\displaystyle f=\left({\frac {c\pm v_{\text{r}}}{c}}\right)f_{0}}

Аналогичный анализ для движущегося наблюдателя и движущегося источника (в этом случае длина волны остается постоянной, но из-за движения скорость, с которой наблюдатель принимает волны, и, следовательно, скорость передачи волны изменяется) дает наблюдаемую частоту:

f=(cc±vs)×(c±vrc)f{\displaystyle f=\left({\frac {c}{c\pm v_{\text{s}}}}\right)\times \left({\frac {c\pm v_{\text{r}}}{c}}\right)f_{0}}

Допуская неподвижного наблюдателя и источника, движущегося со скоростью звука, уравнение Доплера предсказывает воспринимаемую мгновенно бесконечную частоту наблюдателем перед источником, движущимся со скоростью звука. Все пики находятся в одном месте, поэтому длина волны равна нулю, а частота бесконечна. Это наложение всех волн создает ударную волну, которая для звуковых волн известна как звуковой удар .

Когда источник движется быстрее, чем скорость волны, источник опережает волну. Уравнение может давать отрицательные значения частоты , но с точки зрения наблюдателя -500 Гц почти то же самое, что +500 Гц.

Лорд Рэлей предсказал следующий эффект в своей классической книге о звуке: если источник движется к наблюдателю со скоростью, вдвое превышающей скорость звука, музыкальное произведение, излучаемое этим источником, будет слышно в правильное время и настроено, но в обратном направлении . Эффект Доплера со звуком отчетливо слышен только с объектами, движущимися с высокой скоростью, так как изменение частоты музыкального тона включает скорость около 40 метров в секунду, а небольшие изменения частоты можно легко спутать с изменениями амплитуды. звуков движущихся излучателей. Нил А. Дауни продемонстрировал как эффект Доплера можно сделать гораздо более слышимым с помощью ультразвукового излучателя (например, 40 кГц) на движущемся объекте. Затем наблюдатель использует гетеродинный преобразователь частоты, который используется во многих детекторах летучих мышей, для прослушивания полосы около 40 кГц. В этом случае, когда детектор летучих мышей настроен на частоту для стационарного излучателя 2000 Гц, наблюдатель будет воспринимать сдвиг частоты всего тона, 240 Гц, если излучатель движется со скоростью 2 метра в секунду.

Искусство и культура

• В научно-фантастической литературе часто упоминается при совершении гиперпространственных полётов космических кораблей (звездолётов).
• В 6-й серии 1-го сезона американского комедийного телесериала «The Big Bang Theory» доктор Шелдон Купер идёт на Хэллоуин, для которого надел костюм, иллюстрирующий эффект Доплера. Однако все присутствующие (кроме друзей) думают, что он — зебра.
• Одно из дополнений компьютерной игры Half-Life называется Blue Shift (синее смещение), что двусмысленно (имеет и научное значение, описанное в данной статье, и также может быть переведено как «синяя смена», что является отсылкой к синей униформе охранников, одним из которых является протагонист).
• У исполнителя The Algorithm (англ.)русск. есть альбом The Doppler Effect.
• В начале клипа на песню «DNA» корейской музыкальной группы Bangtan Boys всплывает формула эффекта Доплера, в то время как сама сцена представляет собой его упрощенную иллюстрацию. Это не что иное, как шутка над фанатами, которые постоянно строят теории относительно музыкальных видео группы.

Запрограммируйте несколько брелков

Чтобы подстраховать себя от потери или поломки передатчика, запишите в память охранной системы несколько устройств. Программирование пультов Томагавк Z5, CL 500, 7.1, 9.9, 9.7, 9.5, 9.3, 10.1, 7.2 производится следующим образом.

1. Отключите режим охраны.
2. Откройте и закройте водительскую дверь.
3. Включите и выключите зажигание. Количество действий должно соответствовать ПИН-коду.
4. После этого парковочные огни моргнут пять раз. Приступайте к прописи коммутаторов.
5. Нажмите клавишу 1 первого пульта. Прозвучит звук, подтвердив ввод кода.
6. Также пропишите остальные брелки.
7. По завершении всех действий блок управления автоматически покинет режим привязки коммуникатора.

Классификация нарушений кровотока по Медведеву

Величина отклонений ИСС, полученных в ходе исследования допплером, от существующих норм, позволяет судить о степени тяжести нарушения маточно-плацентарного и плодово-плацентарного кровотока.

1 степень

А – нарушение маточно-плацентарного кровотока при сохранении плодово-плацентарного;

Б – нарушение плодово-плацентарного при сохраненном маточно-плацентарном кровотоке;

В этом случае под строгим врачебным контролем за состоянием малыша возможны естественные роды в срок, если не будет патологического ухудшения показателей допплерографии и КТГ.

2 степень

Нарушение кровотока в артериях матки и артериях пуповины одновременно, при котором, тем не менее, показатель скорости кровообращения не достигает нулевого значения даже в фазе диастолы.

Такое нарушение требует частого регулярного наблюдения за состоянием плода, с применением допплерографии и КТГ. Женщина направляется в стационар, где проводится терапия, улучшающая функции плаценты. Также назначается  комплексное лечение против гипоксии и внутриутробной задержки развития плода.

3 степень

Нарушение плодово-плацентарного кровотока, достигшее критических значений, при котором скорость кровотока «нулевая» либо отмечен реверсный («обратный») кровоток в диастолической фазе.

При обнаружении критических значений, свидетельствующих о страдании плода на позднем сроке беременности (свыше 30 недель), принимается решение о неотложном родоразрешении через кесарево сечение. 

В случае комплексной терапии, направленной на поддержку плаценты и  плода, под контролем доплера и УЗИ, возможно донашивание беременности до 30 недель.

Оценка результатов для определения гипоксии плода

При любом показателе нарушений маточно-плацентарно-плодового кровообращения важно определить начал ли страдать от гипоксии малыш в утробе матери, и в какой степени. Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:. Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:

Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:

Срок беременности	Наименование обследуемого сосуда	Наименование индекса сосудистого сопротивления
ИР	СДО
20-22 неделя	Аорта плода	0,75	5,38-6,2
Средняя мозговая артерия
Сонная артерия
23-25 неделя	Аорта плода	0,75	4,86-5,24
Средняя мозговая артерия	0,773	Более 4,4
Сонная артерия	0,942
26-28 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,88-0,90
29-31 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,841-0,862
32-34 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,80
35-37 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,67-0,85
38-41 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,62-0,8

Если патологические изменения скорости плодного кровотока все же зафиксированы, то врачебная тактика ведения беременности и родов, также зависит от степени тяжести нарушений кровообращения и их последствий.

1 степень

Изменение кровотока в системе «плацента-плод», с компенсаторными изменениями ИСС в сосудах плода.

Такое состояние еще не критично и при грамотной и своевременной терапии может быть обратимым. Если необходимые меры не будут приняты вовремя, либо не принесут должного эффекта, через несколько недель (около 3-х) ситуация ухудшится.

2 степень

Затруднен кровоток в сосудах будущего малыша, развивается внутриутробная гипоксия. Ухудшение быстро прогрессирует.

3 степень

Наиболее острое состояние, при котором нарушена работа сердца плода, замедление плодного кровотока вплоть до полной остановки. Развивается глубокая гипоксия плода, состояние которой необратимо.

Риск внутриутробной гибели плода в этом случае составляет почти 40 % и вероятность сохранения жизни малыша зависит от своевременного оперативного вмешательства. 

Процедура УЗИ с доплером позволяет выявить не только факт патологических изменений в кровообращении сосудов системы «мать-плацента-плод», но и причины этих отклонений.

Причем, отклонения в нормальном течении беременности и развитии плода или риски их возникновения, благодаря доплер-УЗИ можно обнаружить задолго до их клинических проявлений и ухудшения состояния женщины и будущего ребенка. А это значит, что шансы на благоприятный исход беременности и рождение здорового малыша возрастают.

Добавить комментарий