11. ИЗМЕНЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ В ДОПЛЕРОВСКОМ СМЕЩЕНИИ

Изменение длины волны в физике определяется следующими уравнениями Доплера.

 

 

Так как станция в горах неподвижна относительно передатчика, длина волны принимаемого сигнала не изменится, и он будет получен с длиной волны λ₀. Однако мы видим, что длина волны изменяется для самолётов, находящихся в движении относительно передатчика. Величину этого изменения можно увидеть в приведённых выше уравнениях. Я прошу вас взглянуть на них внимательнее. Вы заметите, что в числителе дроби, в уравнении слева, стоит "c+v", а в уравнении справа — "c-v". Но что они означают? Что они представляют? Разве они не улыбаются вам и не говорят? Слышите ли вы их? "Мы — скорости сигналов, идущих от передатчика к самолётам. Мы — скорости сигналов, идущих от передатчика к самолётам." 

Посмотрите, какое огромное количество информации было передано в один момент. Вы сейчас становитесь свидетелями этого большого информационного потока. Хотя эти уравнения находились в руках учёных более ста лет, они не смогли осознать, что они представляют скорости сигналов. Без математики (c+v)(c-v) понять это невозможно.

Приведённые выше уравнения кратко говорят нам следующее: Если сигнал направляется к движущейся цели, его исходная длина волны изменяется в момент излучения. Величина этого изменения равна "скорость излучения сигнала / скорость света". Скорость излучения сигнала определяется разностью скоростей между источником сигнала и целью его прибытия, а также скоростью света.

Скорость распространения сигнала = Постоянная скорость света ± velocity difference between source and target Скорость распространения сигнала = c ± v Длина волны передаваемого сигнала = Оригинальная длина волны x Скорость распространения сигнала Постоянная скорость света

λ₀ – Заводская настройка длины волны

Оригинальная длина волны электромагнитной волны. 

Здесь возникает вопрос. Какая длина волны является оригинальной для электромагнитной волны? Как мы можем определить оригинальную длину волны электромагнитной волны, которую измеряем?

В большинстве случаев это несложно понять. Известно, на каких длинах волн испускают излучение разные элементы. Например, если через стеклянную трубку с водородным газом при низком давлении пропустить электрический ток, атом водорода испускает излучение на длинах волн, представленных в таблице ниже. Можно сказать, что эти значения являются «заводскими настройками» природы для атома водорода.

 

С другой стороны, если системы отсчёта источника и приёмника находятся в относительном покое, длина волны не изменится, что позволит определить исходную длину волны сигнала. В этом случае измеренная длина волны на приёмнике будет совпадать с исходной длиной волны сигнала. 

Но теперь возникает ещё один вопрос: как передатчик сигнала с заводской длиной волны λ₀ может излучать на разных длинах волн?

- Алло. Алоо - Да, чем могу помочь? - Я хотел бы поговорить с руководителем производства. - Это я. Чем могу помочь? Мне сообщили, что у вас есть жалоба. - Мы купили лазерное устройство, которое излучает красный свет с длиной волны 656.2 нанометров. Недавно установили и включили его. Но, брат мой, этот прибор излучает все цвета, кроме красного! Что за шутка? Красный, синий, фиолетовый, оранжевый, ультрафиолет... Какие угодно цвета! Вы что, издеваетесь надо мной?  - Я... Я не понимаю. Наши лазерные устройства очень точны. Они излучают в одном цвете и с точной длиной волны. - Вы думаете, что мы тут ночной клуб открываем? Говорите, точный прибор? Забирайте свой прибор обратно! - Господин, вероятно, произошла производственная ошибка. Я немедленно отправлю своих инженеров. Если потребуется, заменим устройство. Не беспокойтесь.

Ещё один интересный вопрос: мог ли человек, подавший жалобу, заметить, что его устройство, заводская настройка которого была 656.2 нанометра, излучает на разных длинах волн? Пока что я оставлю этот вопрос без ответа.

Тема изменения длины волны будет подниматься ещё не раз в будущем. Пока что остановимся на этом.