Dopplerův jev
------------------------------------------
REFERÁT OBSAHUJE SPOUSTU VZORCŮ, KTERÉ NENÍ MOŽNO ZOBRAZIT V NÁHLEDU, PROTO SI STÁHNĚTE VERZI VE WORDU
------------------------------------------
Dopplerův jev je úkaz spojený s tím, že se kmitočet přijímaného vlnění mění při pohybu zdroje nebo pozorovatele vzhledem k prostředí.
Označení: f je počet vln vyslaných zdrojem za jednotku času (tj. kmitočet zdroje)
f’ je počet vln přijatých pozorovatelem za jednotku času (tj. pozorovatelem zjištěný kmitočet)
c je rychlost šíření vlnění v klidném prostředí
A. Zdroj i pozorovatel jsou v klidu
Vlnění urazí za jednotku času vzdálenost c a počet vln, které zaznamená pozorovatel za jednotku času, bude:
Jsou-li zdroj i pozorovatel v klidu vzhledem k prostředí (a tím i vůči sobě navzájem), je frekvence přijímaného vlnění stejná jako frekvence vysílaného vlnění.
B. Zdroj je v klidu a pozorovatel se pohybuje
Předpokládejme, že pozorovatel se pohybuje rychlostí u vzhledem k prostředí, a to po přímce, po níž se šíří také vlnění. Za kladný zvolme směr pohybu od pozorovatele ke zdroji, potom při přibližování pozorovatele ke zdroji bude u 0 a při vzdalování u 0.
Pohybuje-li se pozorovatel ke zdroji, „potká“ nebo zaznamená za jednotku času větší počet vln, než kdyby byl v klidu. Pozorovateli se jeví, že vlnění se šíří rychlostí c + u, a proto počet vln, které zaznamená za jednotku času, bude
Ze vzorce je vidět, že pro u 0 je f’ f a pro u 0 je f’ f.
C. Pozorovatel je v klidu a zdroj se pohybuje
Předpokládejme, že zdroj se pohybuje po přímce šíření vln rychlostí v vzhledem k prostředí. Pokládejme v 0 v případě, že se zdroj přibližuje k pozorovateli, a v 0 v případě, že se zdroj od pozorovatele vzdaluje.
Rychlost šíření vlnění v je veličina závislá jen na vlastnostech prostředí a nezávisí tedy na pohybuje zdroje, pohyb zdroje však ovlivňuje vlnovou délku. Je-li zdroj v klidu, dostane se vlnění (čelo vlny) za dobu jedné periody T právě do vzdálenosti od zdroje. Pohybuje-li se však zdroj ve směru vlnění a směrem k pozorovateli rychlostí v, zmenší se vzdálenost mezi čelem vlny a zdrojem za dobu jedné periody o hodnotu vT. To znamená, že se vlastně změnila vlnová délka z hodnoty na hodnotu = - vT. Proto počet vln zachycených za jednotku času pozorovatelem
Při přibližování zdroje k pozorovateli (v 0) je f’ f, při vzdalování (v 0) je f’ f.
D. Zdroj i pozorovatel se pohybují
Uplatňují- li se současně obě příčiny způsobující změnu přijímaného kmitočtu platí:
E. Dopplerův je v u světelných vln
K Dopplerovu jevu dochází i u světla: kmitočet světla přijímaného není stejný jako kmitočet světla zdrojem vysílaného, jsou-li zdroj a pozorovatel navzájem v pohybu.
Dopplerův jev u světla se v několika závažných ohledech liší od klasického Dopplerova jevu u vln v látkové prostředí. Ve všech výše uvedených vzorcích se vždy uvažuje rychlost zdroje nebo rychlost pozorovatele (anebo obě rychlosti) vzhledem k nehybnému prostředí. U světla takto nemůžeme uvažovat, protože víme, že nehybné prostředí, v němž by se šířilo světlo – éter – neexistuje. Pohybuje-li se současně zdroj světla a pozorovatel touže rychlostí, nelže změnu frekvence pozorovat. V opačném případě by existoval fyzikální pokus, jímž by se dal zjistit absolutní pohyb. U světla má význam uvažovat pouze relativní rychlost mezi zdrojem a pozorovatelem. Také příčina změny kmitočtu je jiná, u světelných vln k ní dochází v souvislosti s odlišným plynutím času (a tím různou periodou kmitů) v různých inerciálních soustavách.
Je-li relativní rychlost zdroje a pozorovatele v a označíme-li kmitočet světla zdrojem vysílaného a kmitočet světla pozorovatelem zachyceného dává teorie relativity, kde horní znaménka platí při přibližování a dolní při vzdalování zdroje a pozorovatele.
Zvuk
Zvukem se rozumí jak subjektivní vjem zprostředkovaný sluchovým orgánem – uchem – tak objektivní (fyzikální) příčina tohoto vjemu – zvukové vlny.
Při vnímání zvuku rozlišujeme jeho výšku, barvu a hlasitost. Těmto subjektivním charakteristikám zvuku odpovídají vždy určité fyzikální vlastnosti nebo parametry zvukové vlny
A. Výška tónu je určena kmitočtem zvukové vlny : nízké tóny mají nízký kmitočet, vysoké tóny vysoký kmitočet. Absolutní výška jednoduchého tónu je rovna kmitočtu jeho zdroje. K porovnání tónů se používá relativní výška tónu, která se definuje jako poměr kmitočtu daného tónu ke kmitočtu tónu, který se volí jako základní. V hudbě se za základní volí tón o kmitočtu 440 Hz (tzv. komorní a). Při fyzikálních a technických měřeních se jako referenční používá tón o kmitočtu 1000 Hz.
B. Barva zvuku. Obsah harmonických složek ve složeném tónu, jejich počet, kmitočty a vzájemný poměr jejich intenzit určují barvu zvuku. Skutečné hudební zvuku nejsou obvykle vyvolávány ryze harmonickým, ale obecně periodickým chvěním těles. Každý periodický kmit je složen ze základního harmonického kmitu a vyšších harmonických kmitů.. Podobně je i tón vyvolaný periodickým chvěním složen ze základního harmonického tónu (jeho kmitočet udává absolutní výšku složeného tónu) a vyšších harmonických tónů, jejichž kmitočty jsou celistvými násobky kmitočtu základního tónu.
C. Síla zvuku. Objektivně (fyzikálně)je hlasitost zvuku určena jeho intenzitou. Lidské ucho vnímá zvuky od velmi slabých (pro referenční tón 1kHz od intenzit 10-12 W.m-2 – práh slyšení) až po zvuky velmi silné (10 W. m-2 – práh bolesti). Poměr intenzit slyšitelných zvuků je 103. Za těchto okolností ani nepřekvapuje, jestliže přírůstek mohutnosti subjektivního vjemu jen zvolna sleduje přírůstek intenzity objektivního popudu. Jinými slovy, stupnice subjektivního vjemu síly zvuku nesouhlasí se stupnicí hodnot fyzikální intenzity zvuku. Kromě toho má lidské ucho tu vlastnost, že dva tóny různého kmitočtu, ale se stejnou fyzikální intenzitou, vnímá jako dva různě silné zvuky (K rozlišování tónů podle jejich kmitočtu dochází na základě rezonance vláken v Cortiho orgánu ve vnitřním uchu, nikoli na základě toho, že ucho vnímá tóny různých frekvencí různě silně.) Z uvedených důvodů se k vyjádření subjektivně pociťované mohutnosti zvuku zavádějí nové veličiny (Intenzita zvuku)
Ozvěna
Zvuk se po dopadu na pevnou překážku (stěnu) odráží podle zákona o odrazu vlnění. Lidské ucho rozlišuje dva krátké po sobě následující zvuky jen tehdy, uplyne-li mezi nimi doba alespoň 0,1 s. Za tuto dobu urazí ve vzduchu zvuk vzdálenost 34m. Polovina této vzdálenosti, tj. 17 m, je nejmenší vzdálenost mezi pozorovatelem a překážkou, kdy pozorovatel odliší sluchem dopadající a odraženou vlnu. Vzniká jednoslabičná ozvěna. Při vzdálenosti k.17 m vzniká k-slabičná ozvěna. Je-li odrazových stěn více (v různých vzdálenostech), vzniká vícenásobná ozvěna.
Dozvuk
Je-li odrazová stěna blíže než 17m, pak uchu splývá odražený zvuk s původním – odražený zvuk se jeví jako prodloužení původního. Vzniká tak dozvuk.
PŘIDEJTE SVŮJ REFERÁT
Tisknout -
Poslat(@) -
Stáhnout -
Uložit->Moje referáty -
Přidat referát