Věda a technika v pozadí
Dopplerův jev
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).
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.
