逆ドップラー効果

ドップラー効果は、私たちが日常生活で経験する自然現象です。この現象は、さまざまな状況で役立つことさえあります。

ドップラー効果を利用してバスや電車の接近を検知します。かくれんぼゲームでは、ドップラー効果により敵の音を知覚します。

しかし、効果が逆転した場合はどうなるでしょうか。逆ドップラー効果はどこにありますか?これらの質問には以下で回答しています。この記事では、逆ドップラー効果の意味とその用途について説明しました。

ただし、先に進む前に、基本的な定義を見て、ドップラー効果に関する知識を更新しましょう。

ドップラー効果とその例の簡単な説明

ドップラー シフトとも呼ばれるドップラー効果は、観客に対する位置が変化するソース オブジェクトによって波の周波数が変化するときに発生します。

高速で走る電車の口笛を例にとると、その効果が想像できます。電車が近づくと汽笛の音が大きくなります。それがあなたから遠ざかるにつれて、音は小さくなります。したがって、波の周波数が高くなるにつれて、そのピッチも強くなります。つまり、音がより甲高くなり、周波数が徐々に低くなると、ピッチも後退し、音はフェードアウトします。

頻度の変更に関しては、3 つの事情があります。

観客が静止していて、波の発生源が動いているとき

この場合、ソースオブジェクトがソースオブジェクトに向かって移動しているときに、観客はソースからの高周波を体験します。

ソースは、オブジェクトから離れると低周波を生成します。

次の式は式を表しています。

ν =νο (1+ υs/ υ)

ソース オブジェクトが静止していて、観客が動いている場合

観客がそれに逆らって動いているとき、ソースオブジェクトの周波数はより高く見えます。

観客がソースと同じ方向に移動すると、周波数が低く表示されます。

高速の風に逆らって走っている例で状況を想像することができます。

水の流れに逆らって泳ぐことも別の例です。

によって与えられます

ν =To[1 – υo/(υo + υ)]

ソース オブジェクトと観客が動いている

音源と観客は同時に動いているため、どちらも同じ周波数を経験します。

同じ乗り物に座っているときに、移動中の乗り物のクラクションが聞こえる例を考えることができます。

によって与えられます

ν =νο [(ν + νο)/(υ + υs)

ν =観測頻度

νo =ソースと観客が静止しているときの周波数測定

υs =ソース オブジェクトの速度

υ =観客が静止しているときの波の速度

υo =観客の速度

To =休憩中の観客によって測定された時間

ドップラー効果の用途は?

ドップラー効果は次のように使用されます:

• 警察が運用する速度探知レーダー
• 先頭の航空機で。
• 星の速度の測定
• 血流と心拍数を調べるための超音波検査
• 心エコー図を使用して、心臓弁の脈動と胎児の心拍を研究しました。

これらすべての状況で、発生源に近づくと周波数が増加し、遠ざかると周波数が減少することがわかりました。

しかし、発生源から遠ざかるにつれて周波数が増加するとどうなるでしょうか?

逆ドップラー効果です。

逆ドップラー効果の意味

音波を発生する音源に向かって移動することを検討してください。

音源との距離が遠くなるほど、周波数が高くなることが予想されます。

しかし、代わりに、近づくにつれて周波数が低下します。この現象は逆ドップラー効果として知られています。この影響は 20 世紀に予測されていましたが、2003 年に観察されました。

この現象を観察するための実験には、磁性を持つ非線形伝送線路が使用されました。伝送線路の磁気的性質と合成構造により、電磁波は伝送線路を通過できます。

実験中、ラインにパルス電流を流した。パルス電流は、無線周波数信号を生成する衝撃波として機能しました。彼らはドップラー効果を期待していました。つまり、パルスが進むと周波数の波が圧縮され、パルスが後退すると波の間のスペースが広がります。しかし、これとは反対のことが観察されました。無線周波数の強度は、パルスの後退とともに増加しました。

逆ドップラー シフトという現象は、自然には発生しません。

光波は逆ドップラー効果を生み出すこともできます。これは、光源が後退するにつれて高周波が達成されることを意味します。この効果を生み出すために、負の屈折率の材料が使用されます。自然界に存在するすべての物質は屈折率が 1 以上であり、ドップラー シフトを示すため、効果を生み出すために人工的な物質が使用されます。

逆ドップラー効果の例には、透明マントのような将来の技術が含まれます。

ドップラー効果と逆ドップラー効果の違い

以下の表は、ドップラー効果と逆ドップラー効果の違いをまとめたものです。

以下のよくある質問のいくつかについて説明しました。質問によってトピックをより深く理解できます。

結論

逆ドップラー効果は、理論的および実験的に証明されています。しかし、これまでのところ実用的なアプリケーションは見つかりませんでした。光学での使用の可能性はありますが、科学者はこの分野でまだ進歩していません.

これまで、逆ドップラー効果とその実験的証明について説明してきました。ドップラー効果の定義と例から始めました。次に、逆ドップラー効果の意味と例に進みます。