Доплер эффектісін зерттеу жұмыстың мақсаты
жүктеу/скачать 4,15 Mb.
|
2-ЗЕРТХ.ЖҰМЫС.Акустикалық Доплер эффектісі зерттеу
- Бұл бет үшін навигация:
- Қажетті құрал жабдықтар
|
ӘМБЕБАП ЕСЕПТЕГІШТІҢ КӨМЕГІМЕН АКУСТИКАЛЫҚ ДОПЛЕР ЭФФЕКТІСІН ЗЕРТТЕУ Жұмыстың мақсаты: Әмбебап есептегіштің көмегімен акустикалық Доплер эффектісін зерттеу Қажетті құрал жабдықтар: Доплер эффектісін зерттеу арналған әмбебап есептегіші бар қондырғы Қысқаша теория Дыбысты және оның заттармен әсерлесуiн зерттейтiн физиканың бөлiмiн акустика деп атайды. Тербелiс жиiлiгi 16 –20000 Гц аралығында жататын ауадағы серпiмдi механикалық толқындар адам құлағына жеткенде дыбыс сезiмiн тудырады. Сондықтан, кез-келген ортадағы тербелiс жиiлiгi жоғарыда айтылған аралықта жататын серпiмдi толқындарды дыбыс толқындары немесе қысқаша - дыбыс деп атайды. Жиiлiгi 16 Гц-тен төмен серпiмдi толқындарды - инфрадыбыс, ал тербелiс жиiлiгi 20000 Гц-тен жоғары серпiмдi толқындарды - ультрадыбыс деп атайды. Инфра және ультра дыбыстарды адам естiмейдi. Дыбыс толқындары биiктiгiмен, тембрмен және қаттылығымен ажыратылады. Дыбыстың биiктiгi тербелiс жиiлiгiне тәуелдi болады: жиiлiк жоғары болған сайын дыбыстың биiктiгi де жоғары болады. Дыбысты адамның есту органдарымен қабылдауы оның жиiлiк спектрiне тәуелдi. Берiлген дыбыстағы тербелiс жиiлiктерiнiң жиынтығы акустикалық спектр деп аталады. Музыкалық (тоналды) дыбыстарға сызықтық жиiлiк спектрi сәйкес келедi. Белгiлi бiр интервалдағы барлық жиiлiктер сәйкес келетiн дыбыстарды - шу деп атайды. Дыбыс толқындары тасымалдайтын энергия ағынының уақыт бойынша орта мәнiн дыбыс интенсивтiлiгi деп атайды. Есту сезiмiн тудыру үшiн дыбыстың есту табалдырығы деп аталатын ең аз белгiлi бiр интенсивтiлiгi болуы қажет. Адам құлағы тербелiс жиiлiгi 1000 Гц-тен 4000 Гц аралығындағы дыбысқа сезiмтал келедi. Осы облыстардағы есту табалдырығы шамамен болады. Интенсивтiлiгi шамасында дыбыс есту органдарында ауру сезiмiн тудырады (ауыру сезiмiнiң табалдырығы). Ауыру сезiмiнiң табалдырығы, сондай-ақ, есту табалдырығы жиiлiкке тәуелдi болады (сурет). Доплер эффектісі деп толқын көзінің бақылаушыға (қабылдағышқа) қатысты қозғалысы салдарынан бақылаушы (қабылдағыш) қабылдайтын толқын жиілігінің және тиісінше толқын ұзындығының өзгеруін айтады. Судағы толқындарды бақылай отырып, австрия физигі және математигі Доплер толқын көзі бақылаушыға жақындаған кезде толқын ұзындығы сәл кішірейетінін, сондықтан жиілігі сәл үлкенірек болатынын байқады. Сондықтан жақындап келе жатқан көліктің немесе пойыздың дыбысы жоғары болады. Екінші жағынан, толқын көзі бақылаушыдан алыстаған кезде толқын ұзындығы сәл ұзарады, демек жиілік сәл кішірейеді. Сондықтан алыстап бара жатқан көліктің немесе пойыздың дыбысы төмен болады. Бұл Доплер эффектісінің мәні — толқын көзі бақылаушыға қарай немесе одан алыстаған кезде толқын ұзындығының немесе оның жиілігінің өзгеруі. Бұл өзгерісті толқын көзінің қозғалу жылдамдығын және толқын ұзындығын немесе жиілігін білу арқылы оңай есептеуге болады. Доплер эффектісі астрономияда жұлдыздардың, планеталардың және галактикалардың жерге қатысты қозғалу бағыты мен жылдамдығын анықтау үшін де қолданылады. Электромагниттік толқындардың «түсінің» өзгеруін өлшеу арқылы астроном аспан денесінің радиалды жылдамдығын анықтай алады. Доплер эффектісін қарастырғанда келесі екі жағдай зерттеледі: 1) эмиттер (дыбыс көзі) детекторға (дыбыс қабылдаушы қондырғы) қатысты қозғалады (1-тапсырма); 2) детектор эмиттерге қатысты қозғалады (2-тапсырма). Дыбыс жылдамдығы келесі формуламен анықталады: (1) мұндағы: - ортадағы дыбыс жылдамдығы, - жиілік және - толқын ұзындығы. Бірінші жағдайда дыбыс көзі толқындарды шығара отырып қозғалады. Осылайша, бірдей фазада тербелетін көрші екі толқындық фронт (толқын ұзындығындай қашықтық) арасын жүріп өтетін уақыт ішінде дыбыс көзі белгілі қашықтықты жылдамдықпен жүріп өтеді, ал мұндағы T = дыбыс толқынының периоды болып табылады. (2) Сәйкесінше, толқын ұзындығы (екі толқындық фронт арасындағы қашықтық) дыбыс көзі жүріп өткен қашықтыққа қысқарады және жаңа толқын ұзындығы алынады (3) мұндағы: - толқынның бірінші фронты жүріп өткен қашықтық және 3-формула дыбыс көзі детектор бағытында қозғалған жағдайда, яғни дыбыс қабылдаушы қондырғыға жақындағанда - таңбасы, ал қашықтағанда + таңбасы алынады. 3-формуланы 1-формулаға қойып және оны жеңілдете отырып, біз қозғалатын дыбыс көзінің ығысқан жиілігі үшін өрнек аламыз (4) Екінші жағдайда детектор көршілес екі толқындық фронттар арасында жылдамдықпен қозғалады. Сондықтан, егер детектор дыбыс көзіне қарай қозғалса детектор жылдамдығы қосылады, ал егер детектор дыбыс көзінен қашықтаса детектор жылдамдығы алынады. Анықталған жиілік үшін алынады: (5) 5-формуланы 1-формулаға қойып және оны жеңілдете отырып, келесі өрнекті аламыз (6) Егер дыбыс көзі де, детектор да қозғалса, онда ығысқан жиілік үшін келесі формулалар алынады (7) мұндағы: , - детектор мен эмиттердің қозғалыс жылдамдығы. жүктеу/скачать 4,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|