Edutorium:
Dopplerův jev

ZVOLTE CÍLOVOU SKUPINU pro přehlednější zobrazení.

    Expozice

    Edutorium
    Garant: 
    Mgr. Kristýna Nová
    Klíčová slova: 
    galaxie
    ultrazvuk
    zvuk
    Anotace pro veřejnost: 
    Proč slyšíme zvuk přijíždějícího auta jako vyšší než u auta, které jede směrem od nás? A jak to souvisí s barvou galaxií, na které se díváme ze Země? Odpovědí na obojí je Dopplerův jev, který si na našem exponátu můžete sami vyzkoušet.
    Anotace pro SŠ: 
    Exponát vysílá ultrazvuk, který se poté odráží od návštěvníků a je zaznamenán senzorem. Pokud se návštěvník pohybuje, je frekvence odraženého ultrazvuku jiná než frekvence ultrazvuku vyslaného. V tom případě zazní z reproduktoru zvuk o frekvenci rovné rozdílu těchto dvou frekvencí ultrazvuku. Dopplerův efekt je na exponátu dále vysvětlen prostřednictvím tří příkladů - ptáka plujícího po vodní hladině, jedoucí sanitky a galaxie pohybující se vzhledem k Zemi.

    RVP pro střední školy

    Anotace pro vysoké školy

    Exponát vysílá ultrazvuk, který se poté odráží od návštěvníků a je zaznamenán senzorem. Pokud se návštěvník pohybuje, je frekvence odraženého ultrazvuku jiná než frekvence ultrazvuku vyslaného. V tom případě zazní z reproduktoru zvuk o frekvenci rovné rozdílu těchto dvou frekvencí ultrazvuku. Dopplerův efekt je na exponátu dále vysvětlen prostřednictvím tří příkladů - ptáka plujícího po vodní hladině, jedoucí sanitky a galaxie pohybující se vzhledem k Zemi.

    Věda a technika v pozadí

    Pokud jste někdy byli diváky automobilových nebo motocyklových závodů, mohli jste si všimnout, že před tím, než kolem vás projede závodní stroj, vnímáte sluchem vyšší frekvenci zvuku motoru, a ta při průjezdu kolem vás prudce poklesne. Popsaný jev nastává vždy při vzájemném pohybu zdroje vlnění a pozorovatele a je tím výraznější, čím rychleji se zdroj vlnění vzhledem k pozorovateli pohybuje. Pozorovatel pak vnímá jiné frekvence, než je frekvence kmitání zdroje. Jev se projevuje jak u zvuku tak i u světla.

    Historie

    Podstatu tohoto jevu objasnil v roce 1842 Christian Doppler, i když jej nesprávně vysvětlit u světla hvězd. Dopplerovy myšlenky byly v Evropě přijaty různě. Až v roce 1845 byl jev prokázán v akustice. O jeho zobecnění se zasloužil Ernst Mach a později je experimentálně potvrdil Buys Ballot.


    Christian Doppler.
    Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

    Teorie

    Obecně lze Dopplerův princip vyjádřit takto: Jestliže se zdroj vlnění a pozorovatel pohybují, pak při vzájemném přibližování je frekvence přijímaného vlnění vyšší a při vzájemném vzdalování naopak nižší.

    Jestliže je zdroj zvuku i pozorovatel v klidu, pak frekvence zdroje zvuku znamená počet vln, které zdroj zvuku vyšle do prostoru. Na dalším obrázku vlevo je příklad se zdrojem zvuku, který vysílá s frekvencí 5 Hz. Vlnovou délkou pak rozumíme vzdálenost dvou maxim. 


    Vznik Dopplerova jevu.
    Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

    Pohybuje–li se zdroj zvuku rychlostí w, pak se podle předchozího obrázku vpravo mění vlnová délka. Pozorovatel vpravo, ke kterému se vlnění přibližuje, zjistí menší vzdálenost vln a tedy i menší vlnovou délku. Představit si tento jev můžeme velmi jednoduše: na určité městské trase jezdí autobusy v přesných intervalech tří minut. Pokud budeme stát na místě, budeme každé tři minuty potkávat autobus. Pokud půjdeme proti směru jízdy autobusu, budeme potkávat autobusy stále častěji, tedy s větší frekvencí (menší periodou). Jestliže půjdeme ve stejném směru, jako jezdí autobusy, pak je budeme potkávat s menší frekvencí (větší periodou). 

    Pohyb vlnoploch a vznik Dopplerova jevu.
    Zajímavost od policie:
    Dopplerův jev vzniká i u elektromagnetického vlnění a je na něm například založeno měření rychlosti automobilů pomocí radaru. Radar pracuje tak, že vysílá elektromagnetické vlnění určité frekvence směrem k vozidlu a od vozidla přijímá odražené vlnění, jehož frekvence se vlivem Dopplerova jevu poněkud liší. Skládáním vyslaného a přijatého signálu vznikají rázy o slyšitelné frekvenci, která je přímo úměrná rychlosti vozidla. Měření rychlosti se tak převádí na měření frekvence. 
    Stejným způsobem měří letečtí navigátoři vzdálenost letadel nebo lékař rychlost průtoku krve v cévách.

    Exponáty v expozici

    Odborné dotazy

    Rezervace a nákup vstupenek

    Recepce

    Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.

    VSTUPENKY