డాప్లర్ ప్రభావం

డాప్లర్ ప్రభావం లేదా (డాప్లర్ మార్పు) అనే దృగ్విషయాన్ని ఒక ఉదాహరణ ద్వారా అర్థం చేసుకోవడం తేలిక. తరంగాలని పుట్టించే ఉత్పత్తి స్థానం (సోర్స్), ఆ తరంగాలని పరిశీలించే పరిశీలకుడు (అబ్జర్వర్) ఉన్నాయనుకుందాం. ఇవి శబ్ద తరంగాలు కావచ్చు, కాంతి తరంగాలు కావచ్చు, విద్యుదయస్కాంత తరంగాలలో ఏవైనా కావచ్చు. ఈ తరంగాల ఉచ్చ స్థానాల మధ్య దూరాన్ని "తరంగాల పొడుగు" (వేవ్ లెంగ్త్) అంటారు. ఈ తరంగాలు ఉత్పత్తి స్థానం నుండి బయలుదేరి అన్ని దిశలలోకీ ఒక నియమిత వేగంతో ప్రయాణం చేస్తాయి. ఒక సెకండు కాల వ్యవధిలో ఎన్ని తరంగాలు మన దృష్టి పథాన్ని దాటుకు వెళతాయో దానిని "సెకండుకి ఇన్ని తరంగాలు" అని కొలుస్తారు. ఈ కొలమానాన్ని తరచుదనం అని కానీ, పౌనఃపున్యం (ఫ్రీక్వెన్సీ) అని కానీ అంటారు.

ఇప్పుడు ఒక ఉదాహరణని తీసుకుందాం. మనం రైలు చపటా మీద నిలబడి ఉండగా ఈల వేసుకుంటూ ఒక రైలు బండి దూసుకుపోయిందనుకుందాం. రైలు ఇంజను (ఉత్పత్తి స్థానం) వేసే ఈల కీచుదనంలో మార్పు ఉండదు కాని మన (పరిశీలకుడు) చెవికి ఆ ఈల కీచుదనంలో మార్పు ఉన్నట్లు వినిపిస్తుంది. ఇది ఎలాంటి మార్పు? రైలు బండి మనని సమీపిస్తూన్నప్పుడు కీచుదనం పెరుగుతుంది, రైలు మనకి దూరం అవుతూన్నప్పుడు కీచుదనం తరుగుతుంది. ఎందువల్ల? ఈల వేస్తూన్న రైలు బండి మనని సమీపిస్తూన్నప్పుడు ఆ శబ్ద తరంగాలు ఒకదానిమీద మరొకటి పడి నొక్కుకు పోతాయి. అనగా వాటి తరంగాల పొడుగు తగ్గుతుంది. అందుకని ఎక్కువ కీచుగా వినిపిస్తుంది. బండి దూరం అవుతూన్నప్పుడు ఆ శబ్ద తరంగాలు "సాగుతాయి." కనుక మనకి కీచుదనం తరిగినట్లు (లేదా బొంగురుతనం పెరిగినట్లు) అనిపిస్తుంది.

ఈ దృగ్విషయాన్ని ఆస్ట్రేలియా భౌతిక శాస్త్రవేత్త క్రిస్టియన్ డాప్లర్ 1842 లో గమనించి దానికి పైన చెప్పిన విధంగా వివరణ ఇచ్చేడు. ఆయన గౌరవార్థం ఈ దృగ్విషయాన్ని డాప్లర్ ప్రభావం అనడం మొదలు పెట్టేరు.

ఈ డాప్లర్ ప్రభావం కాంతి తరంగాల విషయంలో కూడ కనిపిస్తుంది. విశ్వంలో ఉన్న క్షీరసాగరాలు (గేలక్సీలు) ఎంతో జోరుగా ప్రయాణం చేస్తూ ఉంటాయి. కొన్ని మన వైపు వస్తూ ఉంటే కొన్ని మననుండి దూరంగా జరిగిపోతూ ఉంటాయి. మన వైపు ప్రయాణించే క్షీరసాగరాల నుండి వెలువడే కాంతి కెరటాలు డాప్లర్ ప్రభావానికి లోనయి ఉండవలసిన రంగు కంటె నీలంగా కనిపిస్తాయి. మన నుండి దూరంగా జరిగే క్షీరసాగరాల నుండి వెలువడే కాంతి కెరటాలు డాప్లర్ ప్రభావానికి లోనయి ఉండవలసిన రంగు కంటె ఎక్కువ ఎర్రగా కనిపిస్తాయి. ఇలా ఎర్రగా కనిపించినప్పుడు దానిని డాప్లర్ రెడ్‌షిఫ్ట్ అంటారు. ఈ ఎరుపు జరుగుడు ని బట్టే ఈ విశ్వం నిరంతరం వ్యాప్తి చెందుతున్నాదని తీర్మానించేరు.

కదలికలో ఉన్న సొర్స్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యం ఎలా ఉంటూందో చూపిస్తున్నది.

డాప్లర్ ప్రభావం గురించి తెలియజేస్తున్న ఆడియో

డాప్లర్ అల్ట్రా సౌండ్ ను ఉపయోగించి హార్ట్ బీట్ ను కనుగొనవచ్చును.

గణిత సమీకరణం

డాప్లర్ ప్రభావాన్ని గణితపరంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఉదాహరణకి ఒక జాతి తరంగాలు (కాంతి, శబ్దం, వగైరా) ఒక యానకంలో ప్రయాణించే వేగం కంటె ఆ తరంగాలని ఉత్పత్తి చేసే స్థానం కదిలే జోరు తక్కువగా ఉన్న సందర్భాన్ని తీసుకుంటే ఈ దిగువ చూపిన సమీకరణం వర్తిస్తుంది: ఇక్కడ $f$ అనేది మన అనుభవ పౌనఃపున్యం, $f_{\text{0}}$ అనేది నిజ పౌనఃపున్యం అనుకుంటే వీతి మధ్య ఉండే సంబంధాన్ని ఈ దిగువ విధంగా రాయవచ్చు:

$f=\left({\frac {c+v_{\text{r}}}{c+v_{\text{s}}}}\right)f_{0}\,$

ఈ సమీకరణంలో

$c\;$ = యానకంలో తరంగాల వేగం;

$v_{\text{r}}\,$ = యానకంలో గ్రాహకి వేగం (గ్రాహకి ఉత్పత్తి స్థానం వైపు ప్రయాణం చేస్తూ ఉంటే ఇది ధన సంఖ్య అవుతుంది, (గ్రాహకి ఉత్పత్తి స్థానం నుండి దూరంగా జరుగుతూ ఉంటే ఇది ఋణ సంఖ్య అవుతుంది.)

$v_{\text{s}}\,$ = యానకంలో ఉత్పత్తి స్థానం వేగం (ఉత్పత్తి స్థానం గ్రాహకి దూరం అవుతూ ఉంటే ఇది ధన సంఖ్య అవుతుంది, )

ఏది కదులుతూ ఉన్నా, ఉత్పత్తి స్థానంకీ గ్రాహకి మధ్య ఉన్న దూరం ఎక్కువ అవుతూ ఉంటే తరంగం యొక్క తరచుదనం (frequency) తరుగుతుంది.

పైన చూపిన గణిత సమీకరణాన్ని సూత్రీకరించినప్పుడు ఉత్పత్తి స్థానం గ్రాహకి ఉన్న దిశలోనే ప్రయాణం చేస్తున్నాదని ఊహించుకోవడం జరిగింది. అలా కాని యెడల సమీకరణంలో కొన్ని మార్పులు చెయ్యవలసి ఉంటుంది.

అనువర్తనాలు

ట్రాఫిక్ విభాగములో

• డాప్లర్ ప్రభావం యొక్క అనువర్తనాలను మనము మనకు తెలియకుండానే మన నిత్య జీవితములో ఉపయోగిస్తున్నాము. వీధులలో గస్తీ తిరిగే పొలీసులు దీనిని ఉపయోగించి వాహనాల యొక్క వేగాన్ని చెప్పగలరు. పొలీసు అధికారి మొదటగా తనకు ఏ వాహనం యొక్క వేగము కావాలో నిర్ణయించుకుంటాడు. అతని వద్ద ఉన్న రాడార్ గన్ సహాయంతో ఆ వాహనాన్ని షూట్ చేస్తాడు. ఆ రాడార్ గన్ యొక్క తరంగాలు ఆ వాహనాన్ని డీకొట్టి మరలా ఆ గన్ ను చేరతాయి. ఆ గన్ లో ఒక కంప్యూటర్ ఉంటుంది. ఇది ఆ వాహనము యొక్క వేగాన్ని లెక్కకట్టి అతనికి తెలియజేస్తుంది.

డాప్లర్ రాడార్

మొదటగా వాతావరణ కేంద్రము నుండి రేడియో తరంగాలను గాలిలోనికి పంపిస్తారు. ఇవి గాలిలోనికి వెళ్ళి ఆ మేఘాలను లేదా గాలిలోని వస్తువులను డీ కొడతాయి. తరువాత అవి మరలా వాతావరణ కేంద్రానికి చేరుకుంటాయి. కంప్యూటర్ ఈ తిరిగి వచ్చిన తరంగాలను చూసి, వాతావరణము ఎలా ఉంది అనేది తెలియజేస్తుంది.

ఇవి కూడా చూడండి

• తరంగాలు
• శాస్త్రవేత్త
• ధ్వని తరంగాలు

బాహ్య లింకులు

• Doppler Effect, [ScienceWorld]
• Java simulation of Doppler effect
• Doppler Shift for Sound and Light at MathPages
• Flash simulation and game of Doppler effect of sound at Scratch (programming language)
• The Doppler Effect and Sonic Booms (D.A. Russell, Kettering University)
• Video Mashup with Doppler Effect videos Archived 2008-09-07 at the Wayback Machine
• Wave Propagation from John de Pillis. An animation showing that the speed of a moving wave source does not affect the speed of the wave.
• EM Wave Animation from John de Pillis. How an electromagnetic wave propagates through a vacuum
• Doppler Shift Demo - Interactive flash simulation for demonstrating Doppler shift.
• Interactive applets at Physics 2000