ظاهرة دوپلر أوتأثير دوپلر Doppler effect ، هوتغير ظاهري للتواتر frequency أوفي طول الموجة للأمواج عندما ترصد من قبل مراقب متحرك بالنسبة للمصدر الموجي. يدعى هذا التأثير بتأثير دوبلر نسبة لدوبلر فيزيائي ورياضي نمساوي، ولد في مدينة سالزبورگ Salzburg، وتفهم في ڤيينا، وغدا رئيساً للمعهد الفيزيائي بجامعة ڤيينا عام 1850..

أن المرجع المراقب للجسم المتحركقد يكون ثابتاً حتى يرصد التغير في الطول الموجي للموجات الصادرة عن المصدر ( صوتي أوضوئي ) ، ليقرربعدها إذا كان الجسم مقترباً أم مبتعداً.

عام

العلاقة بين التردد الملحوظ f والتردد المنبعث f₀ تعطيه العلاقة التالية:

${\displaystyle f=\left({\frac {v {v+v_{s,r \right)f_{0 \,$

where

${\displaystyle v\;$ هي سرعة الموجات في الوسط

${\displaystyle v_{s,r \,$ is the radial component of the velocity of the source (the object emitting the wave) along a line from the source to the observer; positive if moving away from the observer.

التردد الملحوظ يزداد إذا كان المصدر متحركاً بإتجاه المشاهـِد. ويتناقص إذا ابتعد المصدر.

التغير في التردد	التردد المشاهد
${\displaystyle \Delta f=-{\frac {f_{0 v_{s,r {c =-{\frac {v_{s,r {\lambda$	${\displaystyle f=\left(1-{\frac {v_{s,r {c \right)f_{0$

حيث

${\displaystyle f_{0 \,$ is the transmitted frequency

${\displaystyle v_{s,r \,$ is the velocity of the transmitter relative to the receiver in meters per second: negative when moving towards one another, positive when moving away

${\displaystyle c\,$ is the speed of wave (e.g. 3×10⁸ m/s for electromagnetic waves travelling in a vacuum)

${\displaystyle \lambda \,$ is the wavelength of the transmitted wave subject to change.

التطبيقات

السارينة

The siren on a passing emergency vehicle will start out higher than its stationary pitch, slide down as it passes, and continue lower than its stationary pitch as it recedes from the observer. Astronomer John Dobson explained the effect thus:

"The reason the siren slides is because it doesn't hit you."

${\displaystyle v_{s,r =v_{s \cdot \cos {\theta$

where v_s is the velocity of the object (source of waves) with respect to the medium, and ${\displaystyle \theta$ is the angle between the object's forward velocity and the line of sight from the object to the observer.

فهم الفلك

يرتبط مفعول دوبلر بالتغير الظاهري للتردد الصادر عن منبع أمواج صوتية أوضوئية، عندما يتحرك منبع الأمواج مقترباً من راصد أومبتعداً عنه. لقد كشف دوبلر عام 1842 عن سبب هذه الظاهرة، وبيّن أنه إذا تحرك منبع صوتي ذوتردد ثابت مقترباً من راصد، فإن التردد الذي تتلقاه أذن الراصد يغدوأعلى، في حين ينخفض التردد الذي يسمعه الراصد عندما يبتعد المنبع عنه. إذا تغير التردد هذا يدركه راصد واقف على رصيف محطة يقترب منها قطار سريع، أوراصد مسافر في قطار آخر على سكة مجاورة يسير باتجاه معاكس. وبالمثل يبين التحليل الطيفي للضوء الصادر عن جسم مضيء كنجم مثلاً حتى خطوطه الطيفية التي يتلقاها راصد ما تنزاح باتجاه الضوء البنفسجي إذا كانت المسافة بين النجم والأرض تتناقص، وتنزاح باتجاه الضوء الأحمر إذا كانت المسافة تزداد. وبقياس مقدار انزياح الخط الطيفي العائد للنجم عن موضعه فيما لوكان ثابتاً، يمكن التعهد على طبيعة الحركة النسبية بين النجم المضيء والأرض، وهنا يجري الحديث عادة عما يسمى بالانزياح نحوالأحمر red shift.

إن طول موجة الضوء الأحمر هوالأعلى بين أطوال الموجة المرئي، ويحتل الضوء البنفسجي أقصرها. ينزاح طول موجة الضوء الصادر عن منبع يبتعد عن الراصد باتجاه طول الموجة الأطول، أي باتجاه الضوء الأحمر. في حين ينزاح هذا الطول باتجاه الضوء البنفسجي حين يقترب المنبع من الراصد. يستخدم الفلكيون مفعول دوبلر لقياس سرعة المجرات galaxies، التي تبتعد عموماً عن الأرض، ولذا فإن أضواءها أوخطوطها الطيفية تنزاح نحوالأحمر، ولذا يتحدث الفلكيون عن ظاهرة الانزياح نحوالأحمر.

يعرّف الفلكيون الانزياح نحوالأحمر العائد لمجرة أونجم، على أنه مساوٍ لانزياح خط طيفي في الضوء الصادر عنه مقسوماً على طوله الموجي المرجعي، أي حيث ينبغي حتىقد يكون فيما لوكان المنبع ثابتاً. يرمز لهذا الانزياح اختصاراً بالرمز z وهويساوي سرعة المنبع المتحرك v، مقسوماً على سرعة الضوء c التي تساوي 300 ألف كيلومتر في الثانية، أي z = v/c. فإذا كان الانزياح نحوالأحمر لنجم مثلاً مساوياً 0.0001، فإن سرعة النجم عندها تساوي 0.01 بالمئة من سرعة الضوء.

تجدر الإشارة إلى حتى العلاقة السابقة التي تعطي قيمة الانزياح نحوالأحمر للضوء الصادر عن منبع ضوئي متحرك لا تظل صالحة عند السرعات العالية القريبة من سرعة الضوء. فقد بيّن آينشتاين صاحب النظرية النسبية[ر] حتى العلاقة في هذه الحالة تؤول إلى:

قياس درجات الحرارة

Another use of the Doppler effect, which is found mostly in astronomy, is the estimation of the temperature of a gas which is emitting a spectral line. Due to the thermal motion of the gas, each emitter can be slightly red or blue shifted, and the net effect is a broadening of the line. This line shape is called a Doppler profile and the width of the line is proportional to the square root of the temperature of the gas, allowing the Doppler-broadened line to be used to measure the temperature of the emitting gas.

التصوير الطبي وقياس تدفق الدم

كما استخدمت الأمواج فوق الصوتية لدراسة تدفق الدم في الشرايين والأوردة، وذلك بفضل قياس التغير في ترددها نتيجة انعكاسها على الدم المتدفق في هذه العروق.

الرادار

تستخدم شرطة المرور راداراً يصدر أمواجاً كهرمغنطيسية بتردد ثابت، وتقيس أجهزة محمولة على سياراتهم التغير في تردد الأمواج هذه لدى انعكاسها على آلية متحركة أوسيارة أودراجة نارية، وتلتقط صورة للآلية التي تتجاوز حد السرعة الذي تختار، والذي يحدده تغير التردد وفق مفعول دوبلر.

=تطبيقات أخرى

لمفعول دوبلر تطبيقات عدة إضافة إلى ما ذُكر. إذ يمكن بفضله وباستخدام أمواج فوق صوتية ultrasonic تصميم أجهزة كاشفة للتسلل. وهنا يستعمل مرسل يصدر أمواجاً لا تتحسس بتواترها الأذن إضافة إلى كاشف يتلقى الأمواج المنعكسة عن المنطقة الموضوعة تحت الحراسة. إذا أية حركة غريبة بين المرسل والمستقبل سينشأ عنها تغير أوانزياح shift في تواتر الصوت الذي يلتقطه الكاشف. تتحسس دارة إلكترونية هذا التغير وتصدر إنذاراً صوتياً أوضوئياً أولاسلكياً لاتخاذ ما يلزم بحق المتسللين.

انظر أيضاً

• Doppler broadening
• Dopplergraph
• Fading
• Rayleigh fading
• Relativistic Doppler effect

قراءات أخرى

• Doppler and the Doppler effect, E. N. da C. Andrade, Endeavour Vol. XVIII No. 69, January 1959 (published by ICI London). Historical account of Doppler's original paper and subsequent developments.
• Adrian, Eleni (24 June, 1995). "Doppler Effect". NCSA. Retrieved 2008-07-13. Check date values in: |date= (help)

المصادر

وصلات خارجية

مشاع الفهم فيه ميديا متعلقة بموضوع تأثير دوپلر.

• ظاهرة دوبلر (عربي)
• Doppler Effect, ScienceWorld
• Java simulation of Doppler effect
• Doppler Shift for Sound and Light at MathPages
• The Doppler Effect and Sonic Booms (D.A. Russell, Kettering University)
• Video Mashup with Doppler Effect videos
• Practical Doppler flow meters- Doppler flow meters with engineering examples and applications
• Wave Propagation An animation showing that the speed of a moving wave source does not affect the speed of the wave.
• EM Wave Animation How an electromagnetic wave propagates through a vacuum
• Signal-Processing - Ultrasonic Doppler Velocimeters for real time measurement of velocity profiles in liquids