ຕົວຢ່າງຄຳຖາມກ່ຽວກັບຜົນກະທົບຂອງ Doppler: ການເຂົ້າໃຈປະກົດການຜ່ານພາບປະກອບ ແລະ ການນຳໃຊ້
ຜົນກະທົບຂອງດັອບເລີ (Doppler) ເປັນປະກົດການທີ່ພວກເຮົາປະສົບເກືອບທຸກມື້, ເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຮົາອາດຈະບໍ່ຮູ້ຕົວເຖິງມັນສະເໝີໄປ. ມັນແມ່ນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມຖີ່ ຫຼື ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງຄື້ນທີ່ສັງເກດເຫັນໂດຍຜູ້ສັງເກດການທີ່ເຄື່ອນທີ່ທຽບກັບແຫຼ່ງກຳເນີດຄື້ນ. ຜົນກະທົບຂອງດັອບເລີນີ້ຖືກຕັ້ງຊື່ຕາມນັກຟີຊິກສາດຊາວອອສເຕຣຍ ຄຣິສຕຽນ ດັອບເລີ (Christian Doppler) ຜູ້ທີ່ໄດ້ສະເໜີແນວຄວາມຄິດນີ້ເປັນຄັ້ງທຳອິດໃນປີ 1842.
ປະກົດການນີ້ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ທັງຄື້ນສຽງ ແລະ ຄື້ນແສງ. ຕົວຢ່າງທີ່ພົບເລື້ອຍຢ່າງໜຶ່ງທີ່ພົບເລື້ອຍທຸກໆມື້ ແມ່ນການປ່ຽນແປງຂອງສຽງດັງຂອງລົດສຸກເສີນ ຫຼື ລົດຕຳຫຼວດ ເມື່ອມັນເຂົ້າມາໃກ້ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ໜີຈາກພວກເຮົາ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຜົນກະທົບຂອງ Doppler, ພວກເຮົາບໍ່ພຽງແຕ່ສາມາດແກ້ໄຂບັນຫາຟີຊິກສ໌ໄດ້ຫຼາກຫຼາຍເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເຂົ້າໃຈການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຂອງມັນໃນໂລກຕົວຈິງອີກດ້ວຍ.
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຜົນກະທົບຂອງ Doppler
ກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບບັນຫາຕົວຢ່າງ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງເຂົ້າໃຈຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຜົນກະທົບຂອງ Doppler. ເມື່ອແຫຼ່ງຄື້ນເຄື່ອນທີ່ໄປຫາຜູ້ສັງເກດການ, ຄື້ນຈະຖືກບີບອັດ, ເພີ່ມຄວາມຖີ່ຂອງມັນ (ການປ່ຽນສີຟ້າ). ໃນທາງກັບກັນ, ເມື່ອແຫຼ່ງຄື້ນເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກຜູ້ສັງເກດການ, ຄື້ນຈະຖືກຍືດອອກ, ຫຼຸດຄວາມຖີ່ຂອງມັນ (ການປ່ຽນສີແດງ).
ສົມຜົນພື້ນຖານທີ່ອະທິບາຍຜົນກະທົບຂອງ Doppler ແມ່ນ:
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v + v_s} \right) \]
ຢູ່ໃສ:
– \( f' \) ແມ່ນຄວາມຖີ່ທີ່ຜູ້ສັງເກດການໄດ້ຮັບ,
– \( f \) ແມ່ນຄວາມຖີ່ເດີມຂອງແຫຼ່ງທີ່ມາ,
-\( v\) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງຄື້ນໃນຕົວກາງ,
- \( v_o \) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງຜູ້ສັງເກດການທຽບກັບຕົວກາງ (ເປັນບວກຖ້າເຄື່ອນໄປຫາແຫຼ່ງທີ່ມາ),
-\( v_s\) ແມ່ນຄວາມໄວຂອງແຫຼ່ງທີ່ມາທຽບກັບຕົວກາງ (ເປັນບວກຖ້າເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກຜູ້ສັງເກດການ).
ໂດຍການເຂົ້າໃຈສົມຜົນນີ້, ພວກເຮົາສາມາດຄົ້ນຫາສະຖານະການທີ່ຫຼາກຫຼາຍໂດຍໃຊ້ບັນຫາຕົວຢ່າງ.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 1: ລົດສຸກເສີນເຂົ້າຫາຜູ້ສັງເກດການ
ລົດສຸກເສີນຈະປ່ອຍສຽງໄຊເຣນທີ່ຄວາມຖີ່ 1000 Hz. ຖ້າລົດສຸກເສີນກຳລັງເຄື່ອນທີ່ໄປຫາຄົນຍ່າງດ້ວຍຄວາມໄວ 30 ແມັດ/ວິນາທີ ແລະ ຄວາມໄວສຽງໃນອາກາດແມ່ນ 340 ແມັດ/ວິນາທີ, ຄົນຍ່າງຈະໄດ້ຍິນຄວາມຖີ່ເທົ່າໃດ?
ວິທີແກ້ໄຂ:
ໃນກໍລະນີນີ້, ຜູ້ສັງເກດການ (ຄົນຍ່າງ) ກຳລັງຢູ່เฉยๆ ແລະ ແຫຼ່ງທີ່ມາ (ລົດສຸກເສີນ) ກຳລັງເຄື່ອນທີ່ໄປຫາຜູ້ສັງເກດການ, ສະນັ້ນຄວາມໄວຂອງຄົນຍ່າງແມ່ນ \( v_o = 0 \) (ເພາະວ່າລາວຢູ່เฉยๆ) ແລະ ຄວາມໄວຂອງແຫຼ່ງທີ່ມາແມ່ນ \( v_s = -30 \, \text{m/s} \) (ເພາະວ່າລາວກຳລັງເຄື່ອນທີ່ໄປຫາມັນ).
ການໃຊ້ສົມຜົນຜົນກະທົບ Doppler:
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v + v_s} \right) = 1000 \left( \frac{340 + 0}{340 – 30} \right) \]
\[ f' = 1000 \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[ f' \ປະມານ 1097 \, \text{Hz} \]
ດັ່ງນັ້ນ, ຄວາມຖີ່ທີ່ຄົນຍ່າງໄດ້ຍິນແມ່ນປະມານ 1097 Hz.
ຕົວຢ່າງຄຳຖາມທີ 2: ຜູ້ສັງເກດການຍ້າຍອອກຈາກແຫຼ່ງທີ່ມາ
ສົມມຸດວ່າຄົນຂັບລົດໄດ້ຍິນສຽງແກລົດອີກຄັນໜຶ່ງກຳລັງແລ່ນເຂົ້າມາໃກ້ລາວ. ຄວາມຖີ່ຂອງແກລົດແມ່ນ 500 Hz. ຖ້າຄົນຂັບລົດກຳລັງເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກລົດອີກຄັນໜຶ່ງດ້ວຍຄວາມໄວ 20 ແມັດ/ວິນາທີ ແລະ ລົດກຳລັງເຄື່ອນທີ່ມາຫາລາວດ້ວຍຄວາມໄວ 15 ແມັດ/ວິນາທີ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ທີ່ຄົນຂັບລົດໄດ້ຍິນ. ຄວາມໄວຂອງສຽງໃນອາກາດແມ່ນ 340 ແມັດ/ວິນາທີ.
ວິທີແກ້ໄຂ:
ໃນສົມຜົນນີ້, ຜູ້ສັງເກດການເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກແຫຼ່ງທີ່ມາ, ສະນັ້ນ \( v_o = -20 \, \text{m/s} \) ແລະແຫຼ່ງທີ່ມາເຄື່ອນທີ່ໄປຫາຜູ້ສັງເກດການ, ສະນັ້ນ \( v_s = -15 \, \text{m/s} \).
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v + v_s} \right) = 500 \left( \frac{340 – 20}{340 – 15} \right) \]
\[ f' = 500 \left( \frac{320}{325} \right) \]
\[ f' \ປະມານ 492.31 \, \text{Hz} \]
ຄວາມຖີ່ທີ່ຄົນຂັບໄດ້ຍິນແມ່ນປະມານ 492.31 Hz.
ການນຳໃຊ້ຜົນກະທົບຂອງ Doppler
ຜົນກະທົບຂອງ Doppler ບໍ່ພຽງແຕ່ໃຊ້ກັບຄື້ນສຽງເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງໃຊ້ກັບແສງສະຫວ່າງອີກດ້ວຍ, ເຊິ່ງມີການນໍາໃຊ້ທີ່ສໍາຄັນໃນດາລາສາດ. ຕົວຢ່າງ, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດກໍານົດໄດ້ວ່າດາວຫຼືກາລັກຊີກໍາລັງເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກຫຼືມຸ່ງໜ້າໄປສູ່ໂລກໂດຍການສັງເກດການປ່ຽນສີແດງຫຼືການປ່ຽນສີຟ້າໃນສະເປກຕຣຳແສງຂອງມັນ.
ຜົນກະທົບຂອງ Doppler ຍັງຖືກນໍາໃຊ້ໃນ radar ຄວາມໄວທີ່ຕໍາຫຼວດໃຊ້ເພື່ອຈັບຜູ້ທີ່ຂັບລົດໄວຢູ່ເທິງທາງຫຼວງ. ອຸປະກອນເຫຼົ່ານີ້ປ່ອຍຄື້ນວິທະຍຸໄປຫາຍານພາຫະນະທີ່ກຳລັງເຄື່ອນທີ່ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນຈັບຄື້ນທີ່ສະທ້ອນອອກມາເພື່ອຄິດໄລ່ການປ່ຽນແປງຄວາມຖີ່ ແລະ ກໍານົດຄວາມໄວຂອງຍານພາຫະນະ.
ໃນທາງການແພດ, ຜົນກະທົບຂອງ Doppler ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຕັກໂນໂລຊີ ultrasound Doppler, ເຊິ່ງຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອວັດແທກການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດໃນເສັ້ນເລືອດ. ໂດຍການວັດແທກການປ່ຽນແປງຄວາມຖີ່ຂອງຄື້ນ ultrasound ທີ່ເກີດຈາກການໄຫຼວຽນຂອງເລືອດ, ທ່ານໝໍສາມາດປະເມີນສຸຂະພາບຂອງເສັ້ນເລືອດແລະຫົວໃຈຂອງຄົນເຈັບໄດ້.
ສະຫຼຸບ
ຜົນກະທົບຂອງ Doppler ແມ່ນແນວຄວາມຄິດທາງຟີຊິກທີ່ໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບວິທີການເຄື່ອນທີ່ສຳພັນລະຫວ່າງແຫຼ່ງທີ່ມາ ແລະ ຜູ້ສັງເກດການສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄື້ນທີ່ໄດ້ຮັບ. ການເຂົ້າໃຈຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຜົນກະທົບນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາແກ້ໄຂບັນຫາຟີຊິກເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປີດຕາຂອງພວກເຮົາໃຫ້ເຫັນເຖິງການນຳໃຊ້ຕົວຈິງຫຼາຍຢ່າງໃນຂົງເຂດຕ່າງໆຕັ້ງແຕ່ດາລາສາດຈົນເຖິງການແພດ. ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ, ຜົນກະທົບຂອງ Doppler ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດຊື່ນຊົມ ແລະ ເຂົ້າໃຈປະກົດການທີ່ເບິ່ງຄືວ່າງ່າຍດາຍ ເຊິ່ງມີຜົນສະທ້ອນຢ່າງເລິກເຊິ່ງຕໍ່ວິທະຍາສາດ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີ.
