Ceistean Eisimpleir Buaidh Doppler: A’ Tuigsinn an Fheallsanachd tro Dealbh agus Cleachdadh
'S e rud a th' ann am buaidh Doppler a bhios sinn a' faicinn cha mhòr a h-uile latha, ged nach bi sinn an-còmhnaidh mothachail air. 'S e an t-atharrachadh ann an tricead no tonn-fhaid tonn a chì neach-amhairc a' gluasad an coimeas ri stòr na tonn. Tha buaidh Doppler air ainmeachadh às dèidh an neach-fiosaig Ostaireach Christian Doppler, a mhol a' chiad bhun-bheachd ann an 1842.
Chithear an iongantas seo ann an tonnan fuaime is solais. Is e aon eisimpleir cumanta, a choinnicheas sinn gach latha, an t-atharrachadh ann am pitch sirein carbad-eiridinn no càr poileis fhad ’s a tha e a’ tighinn faisg oirnn no a ’gluasad air falbh bhuainn. Le bhith a ’tuigsinn phrionnsabalan bunaiteach buaidh Doppler, chan e a-mhàin gun urrainn dhuinn measgachadh farsaing de dhuilgheadasan fiosaig fhuasgladh ach cuideachd tuigse fhaighinn air na cleachdaidhean practaigeach aige san t-saoghal fhìor.
Prionnsabalan Bunasach Buaidh Doppler
Mus bruidhinn sinn air an eisimpleir de dhuilgheadas, tha e cudromach tuigse fhaighinn air prionnsabalan bunaiteach buaidh Doppler. Nuair a ghluaiseas stòr tonn a dh’ionnsaigh neach-amhairc, bidh an tonn air a teannachadh, ag àrdachadh a tricead (gluasad gorm). Air an làimh eile, nuair a ghluaiseas an stòr air falbh bhon neach-amhairc, bidh an tonn air a shìneadh, a’ lughdachadh a tricead (gluasad dearg).
Is e seo am bun-cho-aontar a tha a’ toirt cunntas air buaidh Doppler:
[f' = f (v + v_o}{v + v_s))
Càite:
– ’S e \(f' \) an tricead a gheibh an neach-amhairc,
– ’S e \(f \) tricead tùsail an stòrais,
– \(v \) 's e astar na tonn anns a' mheadhan,
– \(v_o \) 's e astar an neach-amhairc an coimeas ris a' mheadhan (dearbhach ma tha e a' gluasad a dh'ionnsaigh an stòr),
– Is e \(v_s \) astar an stòrais an coimeas ris a’ mheadhan (deimhinneach ma ghluaiseas e air falbh bhon neach-amhairc).
Le bhith a’ tuigsinn a’ cho-aontar seo, is urrainn dhuinn raon farsaing de shuidheachaidhean a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh eisimpleirean de cheistean.
Eisimpleir Ceist 1: Carbad-eiridinn a’ tighinn faisg air neach-amhairc
Bidh carbad-eiridinn a’ leigeil a-mach sirean aig tricead 1000 Hz. Ma tha an carbad-eiridinn a’ gluasad a dh’ionnsaigh coisiche aig 30 m/s agus ma tha astar fuaim san adhar 340 m/s, dè an tricead a chluinneas an coisiche?
Fuasgladh:
Anns a’ chùis seo, tha an neach-amhairc (coisiche) aig fois agus tha an stòr (carbad-eiridinn) a’ gluasad a dh’ionnsaigh an neach-amhairc, agus mar sin is e astar a’ choisiche \(v_o = 0 \) (leis gu bheil e aig fois) agus is e astar an stòr \(v_s = -30 \, \text{m/s} \) (leis gu bheil e a’ gluasad a dh’ionnsaigh).
A’ cleachdadh co-aontar buaidh Doppler:
[f' = f(\frac{v + v_o}{v + v_s}) = 1000(\frac{340 + 0}{340 – 30})]
[f' = 1000 ((340) / 310)]
[f' timcheall air 1097, Hz]
Mar sin, tha an tricead a chluinneas an coisiche mu 1097 Hz.
Eisimpleir Ceist 2: Neach-amhairc a’ Gluasad air Falbh bhon Stòr
Abair gu bheil draibhear càr a’ cluinntinn adharc càr eile a’ tighinn faisg air. Tha tricead an adharc 500 Hz. Ma tha an draibhear a’ gluasad air falbh bhon chàr eile aig 20 m/s agus an càr a’ gluasad na dhèidh aig 15 m/s, obraich a-mach an tricead a chluinneas an draibhear. Tha astar fuaim san adhar 340 m/s.
Fuasgladh:
Anns a’ cho-aontar seo, gluaisidh an neach-amhairc air falbh bhon stòr, agus mar sin (v_o = -20, \text{m/s}) agus gluaisidh an stòr a dh’ionnsaigh an neach-amhairc, agus mar sin (v_s = -15, \text{m/s}).
[f' = f(\frac{v + v_o}{v + v_s}) = 500(\frac{340 – 20}{340 – 15})]
[f' = 500 ((320) / 325)]
[f' timcheall air 492.31, Hz]
Tha an tricead a chluinneas an draibhear timcheall air 492.31 Hz.
Tagraidhean Buaidh Doppler
Chan ann a-mhàin airson tonnan fuaime a tha buaidh Doppler a’ buntainn ach cuideachd ri solas, aig a bheil cleachdaidhean cudromach ann an reul-eòlas. Mar eisimpleir, faodaidh luchd-saidheans faighinn a-mach a bheil rionnag no reul-chrios a’ gluasad air falbh bhon Talamh no a dh’ionnsaigh na Talmhainn le bhith a’ cumail sùil air an ghluasad dearg no an ghluasad gorm anns an speactram solais aige.
Tha buaidh Doppler cuideachd air a chleachdadh ann an radar astair a bhios na poileis a’ cleachdadh gus luchd-luathais a ghlacadh air an rathad mhòr. Bidh na h-innealan sin a’ sgaoileadh tonnan rèidio a dh’ionnsaigh charbadan gluasadach agus an uairsin a’ glacadh nan tonnan ath-fhillte gus na h-atharrachaidhean tricead obrachadh a-mach agus astar a’ charbaid a dhearbhadh.
Ann an leigheas, thathar a’ cleachdadh buaidh Doppler ann an teicneòlas ultrasound Doppler, a thathar a’ cleachdadh gus sruth fala ann an soithichean fala a thomhas. Le bhith a’ tomhas nan atharrachaidhean tricead ann an tonnan ultrasound air adhbhrachadh le sruth fala, faodaidh dotairean slàinte shoithichean fala agus cridhe euslaintich a mheasadh.
Co-dhùnadh
’S e bun-bheachd fiosaigs a th’ ann an buaidh Doppler a bheir sealladh cudromach air mar a bheir gluasad coimeasach eadar stòr agus neach-amhairc buaidh air na tonnan a gheibhear. Chan e a-mhàin gu bheil tuigse air prionnsabalan bunaiteach na buaidhe seo gar cuideachadh le bhith a’ fuasgladh dhuilgheadasan fiosaigs ach bidh i cuideachd a’ fosgladh ar sùilean gu mòran thagraidhean practaigeach ann an raointean bho reul-eòlas gu leigheas. Ann am beatha làitheil, leigidh buaidh Doppler leinn tuigse nas fheàrr fhaighinn air iongantas a tha coltach gu sìmplidh agus aig a bheil buaidh mhòr air saidheans agus teicneòlas.
