Эффектом Доплера называют изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вслед­ствие относительного движения источника волн и наблюда­теля.

Представим себе, что наблюдатель приближается со скоростью v_B к неподвижному относительно среды источнику волн. При этом он встречает за один и тот же интервал времени больше волн, чем при отсутствии движения. Это означает, что воспринимаемая час­тота v' больше частоты волны, испускаемой источником. Но так как длина волны, частота и скорость распространения волны связаны соотношением или с учетом

 

Другой случай: источник волн и движется со скоростью U_и к не­подвижному относительно среды наблюдателю (рис. 5.23, о). Так как источник движется вслед за испускаемой волной, то длина вол­ны будет меньше, чем при неподвижном источнике. В самом деле, длина волны равна расстоянию между двумя точками с разностью фаз 2π. За время Т, равное одному периоду, волна распространится на расстояние X (рис. 5.23, б), источник волн переместится на рас­стояние АВ = vJT. Фазы точек В и С при этом различаются на 2πr следо­вательно, расстояние между ними равно длине волны А/, образуемой при движении источника излуче­ния. Используя рис. 5.23 и зная, что, выполним некоторые вычисления

В этом случае наблюдатель воспринимает волну, частота коле­баний которой

При одновременном движении друг к другу наблюдателя и ис­точника формула для воспринимаемой частоты получается под­становкой в формулу (5.59) [см. (5.57)] вместо v:

Как видно из (5.60), при сближении источника волн и наблю­дателя воспринимается частота больше испускаемой. Изменив знаки у D_B и и_и в (5.60), можно получить аналогичную формулу при удалении источника от наблюдателя (приемника). Таким об­разом, можно записать общую формулу

и называется доплеровским сдвигом частоты.

В медицинских приложениях скорость ультразвука значитель­но больше скорости движения объекта (и» d₀). Для этих случаев из (5.64) имеем

Таким образом, разница частот равнаЭффект Доплера используется для определения скорости кро­вотока (см. § 9.5), скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов

ГЛАВА 6 Акустика

Акустика — область физики, исследующая упругие колебания и волны от самых низких частот до предельно высоких (~10¹³ Гц). Современная акустика охватывает широкий круг вопросов, в ней выделяют ряд разделов: физическая акустика, которая изу­чает особенности распространения упругих волн в различ­ных средах,- физиологическая акустика, изучающая устройство и работу звуковоспринимающих и звукообразующих органов у человека и животных, и др. В узком смысле слова под акус­тикой понимают учение о звуке, т. е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, воспринимаемых человеческим ухом (частоты от 16 до 20 000 Гц).