Những con số làm nên vũ trụ - Phần 73

Hiệu ứng Doppler

Khám phá đó là hiệu ứng Doppler, cái có lẽ bạn đã biết từ súng bắn tốc độ của cảnh sát giao thông hoặc bản tin thời tiết. Hiệu ứng Doppler lần đầu tiên được mô tả bởi nhà vật lí người Áo Christian Doppler, người để ý thấy độ cao của tiếng còi xe lửa bị dịch khi nó đi qua. Hiệu ứng lúc đầu được xác nhận bởi một trong những thí nghiệm đẹp trong lịch sử vật lí. Phép đo chính xác tần số của sóng âm bởi những thiết bị như dao động nghiệm không có hồi thập niên 1840; thiết bị chính xác nhất thời kì ấy chính là đôi tai của người nhạc sĩ đã qua đào tạo. Để xác nhận hiệu ứng Doppler, người nhạc sĩ được bố trí trên một toa xe và được yêu cầu chơi cùng một cung bậc. Những người nhạc sĩ khác, tốt nhất là có thính lực hoàn hảo, đứng bên đường ray và được yêu cầu xác định độ cao của âm thanh mà họ nghe được khi đoàn tàu đi qua. Kết quả là nốt nhạc nhận được cao hơn nốt mà những người nhạc sĩ chơi trên tàu khi họ đi tới gần, và thấp hơn khi họ đi ra xa.

Cơ sở toán học có liên quan chỉ là những phép tính đại số đơn giản. Giả sử bạn đang đứng cạnh một đường ray với một đoàn tàu đang tiến tới ở tốc độ 25 m/s, hay khoảng 55 dặm/giờ. Để nhắc nhỏ bạn, người kĩ thuật viên thổi còi, nó được chỉnh đến nút C trung có tần số 260 hertz, hay 260 sóng âm mỗi giây. Bây giờ, con số quan trọng ở đây là tốc độ của âm thanh, nó bằng 340 m/s ở mực nước biển và tần số đó; con số cho âm C trung là 1,31 m hay bước sóng của nó. Tuy nhiên, vì đoàn tàu đang chuyển động nên bạn không nghe thấy âm C trung; nốt mà bạn nghe được bằng tốc độ tổng hợp của âm chia cho bước sóng của nốt. Cho nên khi đoàn tàu đang tiến tới, bạn nghe thấy (340 m/s + 25 m/s) / 1,31 m hay 279 hertz; khi nó đang đi ra xa, bạn nghe thấy (340 m/s – 25 m/s) / 1,31 m hay 240 hertz. Nói theo ngôn ngữ âm nhạc, bạn nghe thấy một âm D phẳng đi tới và một âm B đi ra xa. Chúng ta có thể liên hệ tần số quan sát (Fo) và tần số phát (Fe) và vận tốc của đoàn tàu (V) và vận tốc âm thanh (v) như sau, V có dấu âm vì đoàn tàu đang tiến tới gần bạn

Fo / Fe = 1 – V/v

Hiệu ứng Doppler, như mô tả ở trên, hoạt động tốt miễn là chúng ta đang xét những thứ như tiếng còi tàu truyền đi ở vận tốc nhỏ hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng. Tuy nhiên, nếu bạn đang xử lí những nguồn phát sóng điện từ (cái chuyển động ở tốc độ ánh sáng), và bản thân nguồn phát sóng cũng đang chuyển động với vận tốc bằng một phần đáng kể của tốc độ ánh sáng, thì thuyết tương đối hẹp Einstein cho biết rằng khi đó cần phải có một sự hiệu chỉnh.

Những con số làm nên vũ trụ
James D. Stein
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Khi dòng điện tác dụng lên nam châm
08/06/2022
Khả năng khai thác lượng điện năng có vẻ vô tận là một trong những nền tảng của thế giới hiện đại. Công nghệ ấy
Nhận thức lịch sử về nam châm
28/05/2022
Vào năm 1600, một bác sĩ người Anh cho biết ngoài trọng lực, Trái Đất còn tác dụng những lực khác khi ông chỉ ra rằng hành
Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com