DOPPLEROV EFEKT promjena frekvencije vala koju opaa motritelj

DOPPLEROV EFEKT

- promjena frekvencije vala koju opaža motritelj kad se relativno giba u odnosu na izvor vala OPAŽAČ I IZVOR V ALA MIRUJU GIBAJU SE jedan u odnosu na drugoga jedan u odnosu na drugoga n‘=n DOPPLEROV EFEKT Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 DOPPLEROV EFEKT

- promjena frekvencije vala koju opaža motritelj kad se relativno giba u odnosu na izvor vala Frekvencije Emitira izvor n Detektira opažač n‘ Brzine Brzina gibanja opažača (detektora) vd Brzina gibanja izvora vi Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 DOPPLEROV EFEKT – MEHANIČKI VALOVI

l Izvor vala n l l l Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 1. IZVOR VALA MIRUJE, OPAŽAČ SE GIBA

1. IZVOR VALA MIRUJE, OPAŽAČ SE GIBA Brzina vala v Brzina opažača (detektora) vd n Brzina vala koju mjeri opažač v’ = v + vd

v’ = v + vd v’ IZVOR VALA MIRUJE, OPAŽAČ SE GIBA Frekvencija koju mjeri opažač v’ v + vd v v v + vd v Dakle: Kad izvor vala miruje, a opažač mu se približava, opažač mjeri veću frekvenciju a opažač se od njega udaljuje, opažač mjeri manju frekvenciju Zajednička relacija v vd v Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 1.

l Brzina izvora vi l l l Brzina vala v n Izvor vala Valna duljina koju mjeri opažač vi Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 2. OPAŽAČ MIRUJE, IZVOR VALA SE GIBA

vi v Frekvencija koju mjeri opažač v v - vi Dakle: Kad opažač miruje, a izvor vala mu se približava, opažač mjeri veću frekvenciju Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 2. OPAŽAČ MIRUJE, IZVOR VALA SE GIBA a izvor vala se od njega udaljuje, opažač mjeri manju frekvenciju Zajednička relacija v v - vi

Zajednička relacija v vd v - vi vd , v i pozitivne - ako se detektor i izvor približavaju negativne - ako se detektor i izvor udaljavaju Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 DOPPLEROV POMAK ZA MEHANIČKE VALOVE

COLOR-DOPPLER, TRANSKRANIJALNI COLOR-DOPPLER (TCD) dijagnostička pretraga kojom se primijenom Dopplerovog efekta mjeri brzina strujanja krvi žilama Uređaj - emitira ultrazvučni val koji se odbija od stanica krvi - detektira reflektirani val i iz Dopplerovog pomaka izračunava brzinu strujanja Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 PRIMIJENA DOPPLEROVA POMAKA ULTRAZVUKA

COLOR-DOPPLER, TRANSKRANIJALNI COLOR-DOPPLER (TCD) Primijena – dijagnoze: embolije, stenoze, krvarenja iz rupturirane aneurizme, dijagnostika tumora (prokrvljena područja) itd. Prednost: relativno brza i neskupa pretraga, oprema prenosiva Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 PRIMIJENA DOPPLEROVA POMAKA ULTRAZVUKA

vi v v vd v - vi 0 Nastanak udarnog vala PROBOJ ZVUČNOG ZIDA Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 ZVUČNI UDAR

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Izvor vala i širenje valne fronte kad izvor miruje

vi < v Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor giba brzinom manjom od brzine vala

vi = v Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor giba brzinom jednakom brzini vala

vi > v Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Izvor vala i širenje valne fronte kad se izvor giba brže od vala

MACHOV STOŽAC – OVOJNICA VALNIH FRONTI Ma ch ov el ini je ZONA TIŠINE MACHOV BROJ M = vi / v hov nije i l e c Ma ZONA TIŠINE - avioni koji lete nadzvučnom brzinom – udarni val – zvuk=nagli porast tlaka zraka - brod je često brži od vala - trag iza broda – površinski udarni valovi

U. S. Navy F/A-18 probija zvučni zid. Bijeli halo je kondezacija vlažnog zraka izazvana ekspanzijskim udarnim valom. Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 PROBOJ ZVUČNOG ZIDA

Ernst Mach (1838. - 1916. ) austrijski fizičar najznamenitiji po svojim istraživanjima supersoničnih brzina i konceptima prostora i vremena koji su utjecali na Einsteina. Surađivao je s znanstvenikom, fizičarem Peterom Salcherom koji je krajem 19. st. djelovao u Rijeci, a jedan od Machovih poznatih studenata bio je veliki hrvatski geofizičar Andrija Mohorovičić. Peter Salcher (1848. – 1928. ) Svoj najveći znanstveni doprinos dao je svojim originalnim pokusima ultrabrze fotografije , snimanja nadzvučnih pojava tijekom leta puščanog zrna. Rezultati tih pokusa , ucinjeni u Rijeci. 1886 godine i danas imaju prvorazredni znacaj. Sva danasnja najmodernija znanstvena istraživanja vezana uz letove modernih aviona i raketa zasnovana su na rijeckim pokusima Petera Salchera. Salcher je svoje pokuse zapoceo na poziv Ernsta Macha , slavnog praskog i beckog profesora fizike koji se bavio pojavama u akustici , a kako sam nije mogao eksperimentalno potvrditi svoju hipotezu o “udarnom valu” o pojavama uz objekte koji se krecu brze od zvuka , zamolio je rijeckog profesora Salchera da taj pokus obavi u svom laboratoriju. Salcher je za suradnju zamolio josjednog rijeckog profesora , Sandora Rieglera , kemicara i fizicara , tada direktora Visoke rijecke komercijalne skole. Njih dvojica su tijekom 6 mjeseci uspjeli snimiti ultrabrze fotografije akusticnih pojava i prvi na svijetu dokazali da zaista postoji fenomen “udarnog vala”, danas popularno nazvanog “zvucnog zida”. Ti se fenomeni vezu uz “Machov broj”, mjeru za brzinu gibanja tijela u odnosu na brzinu zvuka. Suradnja Salchera i Macha odvijala se preko pisama , izmijenjeno je preko 100 pisama , posta je iz Rijeke u Prag putovala tri dana , a njihov zajednicki rad bio je tada svjetska znanstvena senzacija. Iako su rezultati rijeckih pokusa danas ugradjeni u najsuvremenije znanstvene spoznaje termodinamike , nasa dva rijecka znanstvenika Peter Salcher i Sandor Riegler kao da su pali u potpuni zaborav. Spominje se samo E. Mach , a gotovo samo njemu se pripisuju rezultati koje su ostvarili dvojica Rijecana u Rijeci.

Ernst Mach (1838. – 1916. ) Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Peter Salcher (1848. – 1928. )

- ultrabrza fotografija - snimanje nadzvučnih pojava tijekom leta puščanog zrna Sva današnja najmodernija znanstvena istraživanja vezana uz letove aviona i raketa zasnovana su na riječkim pokusima Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 RIJEČKI POKUSI PETERA SALCHERA 1886. GODINE

Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Mornarička akademija u Rijeci, 19. st.

DOPPLEROV POMAK ZA ELEKTROMAGNETNE VALOVE (SVJETLOST) brzina elektromagnetnog vala = brzina svjetlosti c - relacija za Dopplerov pomak drugačija jer za brzinu svjetlosti ne vrijedi slaganje brzina M 82, NGC 3034, Cigar Galaxy +69° 40 47″ Constellation Ursa Major Distance 11, 5 Mly (3, 5 Mpc) Apparent magnitude (V) 9, 3 Redshift 203 km/s

DOPPLEROV POMAK ZA SVJETLOST l v v brzina gibanja (odmicanja) izvora odnosno brzina gibanja (odmicanja) početka vala

N l= c t + v t Udaljenost koju bi val prešao u vrijeme t kad bi izvor mirovao N l 0 = c t v v brzina gibanja izvora i brzina gibanja početka vala c brzina svjetlosti tj. brzina gibanja vala Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 Udaljenost koju val prelazi za vrijeme t jer se izvor odmiče

: t Nl =c +v : no t = no frekvencija titranja izvora (nepromijenjena) l= v c no + no = lo l = lo + v / no Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 N l= c t + v t

+ v / no l - lo = v / no : lo jer no lo = c l - lo lo = v c relativni pomak udaljavanje izvora (v pozitivna) - povećanje valne duljine - crveni pomak približavanje izvora (v negativna) - smanjenje valne duljine – plavi pomak Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 l = lo

lo v = c jer no lo = c nl =c no - n n = v c udaljavanje izvora, v >0 opažač mjeri manju n, “crveni pomak” približavanje izvora, v < 0 opažač mjeri veću n, “plavi pomak” Izv. prof. Rajka Jurdana Šepić, Fizika 2, PFRI 2012 l - lo