Доплер эффекті

Доплер эффекті — бақылаушы қабылдайтын толқын жиілігінің сол тербеліс көзінің қозғалу жылдамдығына қарай өзгеруі. Мысалы, дыбыс (электромагниттік тербеліс) көзі бақылаушыға жақындаса, онда бақылау орнында жиіліктің артатыны, бақылаушыдан алыстаса, жиіліктің кемитіні байқалады. Радиолокацияда ұшақтардың ұшу жылдамдығын, астрономияда жұлдыздар мен тұмандықтардың радиалды қозғалыс жылдамдығын анықтау үшін пайдаланылады. Жұлдыздар қозғалысында бұл құбылыс көбінесе жарықтың қызаруы және көгеруі арқылы көрінеді. Алыстаған жұлдыздың жарығы қызара түседі, ал жақындап келе жатқан жұлдыздың жарығы көгере түседі.

Толқындардың көзі солға қарай жылжиды. Содан кейін толқындардың жиілігі сол жақта жоғары (көп), ал оң жақта төмен (аз) болады. Басқаша айтқанда, толқын көзі шығаратын толқындарды қуып жетсе, онда толқын ұзындығы азаяды. Егер ол алыстаса, толқын ұзындығы артады.

Ашылу тарихы

Судағы толқындарды өз бақылауларына сүйене отырып, Доплер ұқсас құбылыстар басқа толқындармен бірге ауада да болады деген болжам жасады. Толқындар теориясының негізінде ол 1842 жылы жарық көзінің бақылаушыға жақындауы байқалатын жиілікті арттырады, ал қашықтық оны азайтады («Аспандағы қос жұлдыздардың және кейбір басқа жұлдыздардың түсті жарығы туралы» мақаласы)

Доплер бақылаушы қабылдайтын дыбыс пен жарық тербелістерінің жиілігінің толқындар көзі мен бақылаушының бір-біріне қатысты қозғалыс жылдамдығы мен бағытына тәуелділігін теориялық тұрғыдан негіздеді. Бұл құбылыс кейін оның атымен аталды.

Доплер бұл принципті астрономияда қолданып, акустикалық және оптикалық құбылыстар арасында параллель жүргізді. Ол барлық жұлдыздар ақ жарық шығарады деп есептеді, бірақ түс олардың Жерге қарай немесе одан алыстауына байланысты өзгереді (бұл әсер Доплермен қарастырылған қос жұлдыздар үшін өте аз). Түстің өзгеруін сол кездегі жабдықпен байқау мүмкін болмаса да, дыбыс теориясы 1845 жылдың өзінде-ақ сыналған. Тек спектрлік талдаудың ашылуы ғана оптикадағы әсерді тәжірибе жүзінде тексеруге мүмкіндік берді.

Доплер басылымына сын

Мақаланың тәжірибелік дәлелі жоқ, тек теориялық сипатта болғаны сынға басты себеп болды. Оның теориясының жалпы түсіндірмесі және ол дыбыс үшін берген тірек иллюстрациялары дұрыс болғанымен, жұлдыздардың түсінің өзгеруі туралы түсіндірмелер мен тоғыз растайтын дәлел дұрыс болмады. Қате барлық жұлдыздар ақ жарық шығарады деген қате түсініктен туындады, ал доплер инфрақызыл (В. Гершель, 1800) және ультракүлгін сәулеленудің (И. Риттер, 1801) ашылғаны туралы білмесе керек.

1850 жылға қарай Доплер эффектісі дыбыс үшін эксперименталды түрде расталғанымен, оның теориялық негізі Джозеф Петцваль арандатқан қызу пікірталас тудырды. Пецвалдың негізгі қарсылықтары жоғары математиканың рөлін асыра көрсетуге негізделген. Ол 1852 жылы 15 қаңтарда Ғылым академиясының мәжілісінде ұсынылған «Толқын қозғалысының негізгі принциптері: толқын ұзындығының сақталу заңы» атты мақаласымен Доплер теориясына жауап берді. Онда ол тек 8 бетте жарияланған және тек қарапайым теңдеулерді пайдаланатын теория құнды бола алмайтынын алға тартты. Пецваль өз қарсылықтарында бақылаушы мен көздің қозғалысының және ортаның қозғалысының екі мүлдем басқа жағдайын араластырды. Соңғы жағдайда Доплер теориясына сәйкес жиілік өзгермейді.