DOPPLER ÜÇGENİ


Doppler Üçgeni: Kenar uzunlukları sinyalin varma zamanı tarafından belirlenen çok özel üçgenlerdir.
Doppler Üçgenleri biri hareketsiz diğeri hareket halinde olan iki referans sistemi arasında (c+v)(c-v) matematiğinin nasıl gerçekleştiğini analiz etmek için kullanılır. Sinyalin yayınlanma ve varma anında referans sistemlerinin konumları üçgenin köşe noktalarını oluşturur.
flash

AÇIKLAMA:


Yukarıdaki figürde O A B noktalarının oluşturduğu bir Doppler Üçgeni görüyoruz. Uçağın referans sistemine bağlı Kırmızı renkli çizgi, analiz yaparken yararlanacağımız yardımcı bir çizgidir.

d0 doğrusu: Gözlemcinin referans sistemine göre, sinyalin geliş doğrultusudur. Sinyal bu doğruyu c hızıyla kat edeceğinden dolayı sinyalin varış zamanı tΔ=d0/c olur.
d1 doğrusu: Sinyalin varma süresi içinde uçağın "u" hızı ile kat ettiği mesafedir. d1=u.tΔ
d2 doğrusu: Uçağın referans sistemine göre sinyalin gidiş doğrusunu temsil eder.
Kırmızı Renkli doğru: Uçak ile beraber hareket eden kırmızı renkli doğru, uçağın referans sistemine göre sinyalin gidiş doğrultusunu gösterir. Bu doğru d2 doğrusuna paralel ve eşit uzunluktadır. Bu sebeple siyah renkli d2 doğrusu uçağın referans sistemine göre sinyalin gidiş doğrultusunu temsil etmektedir.


Animasyonda görüldüğü üzere sinyal AO ve BO mesafelerini aynı sürede kat etmektedir. d0=c.tΔ ve d0<>d2 olduğuna göre d2=(c±v).tΔ olmalıdır. Yani sinyal d2 mesafesini (c±v) hızıyla kat etmektedir. "±v" değeri iki referans sisteminin birbirinden uzaklaşma/yakınlaşma hızıdır.


Görüldüğü üzere, Doppler Üçgeni bizi direk olarak (c+v)(c-v) matematiğine yönlendirmektedir. Doppler Üçgeni (c+v)(c-v) matematiğinin ayrılmaz bir parçasıdır.

flash

AÇIKLAMA:

Bu figürde görüldüğü üzere sinyali gözlemci gönderiyor.
d0 doğrusu: Uçak ile beraber hareket eden kırmızı renkli doğru, uçağın referans sistemine göre sinyalin geliş doğrultusunu gösterir. Sinyal kırmızı renkli doğruyu c hızıyla kat ederek uçağa varmaktadır. Bu doğru d0 doğrusuna paralel ve eşit uzunluktadır. Bu sebeple hesaplamalarda siyah renkli d0 doğrusu sinyalin varma zamanını belirleyen doğru olmaktadır.
d1 doğrusu: Sinyalin varma süresi içinde uçağın "u" hızı ile kat ettiği mesafedir.
d2 doğrusu: Gözlemcinin referans sistemine göre sinyalin gidiş doğrultusudur ve varış süresi içinde sinyal bu mesafeyi kat etmektedir. d2 mesafesini varış süresine bölersek, sinyal kulesinin referans sistemine göre uçağa giden sinyalin hızını elde ederiz.

flash

AÇIKLAMA:

Buradaki figürde uçak ve sinyal kulesi karşılıklı olarak sinyal gönderiyorlar.


GELEN SİNYALLER: Sinyalin GELİŞ istikametini belirleyen d0 doğrusunun (uçak için kırmızı renkli doğru) uzunluğu her iki referans sistemi için değişmemesi ve sinyallerin d0 doğrusunu c hızıyla kat etmesi sebebiyle sinyalin varış zamanı her iki referans sistemi için aynı olur.
tΔ=d0/c


GİDEN SİNYALLER: Gönderilen sinyalin GİDİŞ istikametini veren d2 doğrusunun (uçak için mavi renkli doğru) uzunluğunun her iki referans sistemi için de değişmediğini görüyoruz. GİDEN sinyaller hedeflerine aynı anda vardıkları için ve aynı uzunlukta yol kat ettikleri için her iki referans sistemi için gönderdikleri sinyallerin hızları da birbirine eşit olur.
c±v=d2/tΔ 

flash

AÇIKLAMA:

Birbirine göre hareket halindeki iki referans sisteminden herhangi birini durağan, diğerini ise hareket eden olarak kabul edebiliriz. Yukarıdaki animasyonda soldaki figürde uçak hareketli, gözlemci durağandır. Sağdaki figürde ise uçak hareketsiz ve gözlemci hareketli olarak kabul edilmiştir. Her iki düşünme şeklinde aynı sonucun elde edileceğini burada görebiliriz. "Oynat" butonuna basıldığında animasyon bize bu eşitliği göstermektedir.

Uçak hareket halinde, gözlemci duruyor
Soldaki animasyonda, uçak ile beraber hareket eden kırmızı renkli doğru, uçağın referans sistemine göre sinyalin geliş doğrultusudur. Bu doğru d0 doğrusu ile paralel ve eşit uzunluktadır. Dolayısıyla d0 doğrusu sinyalin varış zamanı belirleyen doğrudur. Sinyalin d0 doğrusunu kat etme süresi tΔ=d0/c olur. d2 doğrusu ise gözlemcinin referans sistemine göre sinyalin gidiş doğrultusudur ve sinyal bu doğruyu c±v=d2/tΔ hızı ile kat eder.

Uçak duruyor, gözlemci hareket halinde
Sağdaki animasyonda sinyalin uçağa varma süresini görüldüğü gibi gene d0 doğrusu belirlemektedir. Sinyalin d0 doğrusunu kat etme süresi tΔ=d0/c olur. Sinyal Kulesine bağlı mavi renkli doğru, d2 doğrusuna paralel ve eşit uzunluktadır ve gözlemcinin referans sistemine göre uçağa giden sinyalin kat ettiği yolu verir. Sinyal gözlemciye göre bu doğruyu "c±v=d2/tΔ hızı" ile kat etmektedir.


Sonuç olarak her iki düşünme şekli bize eşit sonuç verir.
flash
DOPPLER ÜÇGENİNDE v DEĞERİ