Efiko de Doppler: Malsamoj inter versioj

[nekontrolita versio][nekontrolita versio]
Enhavo forigita Enhavo aldonita
Neniu resumo de redakto
Neniu resumo de redakto
Linio 1:
[[Dosiero:doppler effect.jpg|thumb|200px|Ondofonto moviĝanta maldekstren: la frekvenco estas pli alta maldekstre, malpli alta desktre.]]
'''Efiko de Doppler''' aŭ '''Doppler-efiko''' aŭ '''Doppler-a efiko''', nomita laŭ [[Christian Doppler|Christian Andreas Doppler]], estas la ŝajna ŝanĝiĝo en frekvenco kaj ondolongo kiun observanto perceptas moviĝante relative al la ondofonto. La efiko Doppler povas rezulti el moviĝado de la observanto, aŭ de la observata ondofonto, aŭ ambaŭ. Ĉe ondoj bezonantaj perilon (ekzemple, sonaj ondoj) por transmoviĝi, oni devas analizi la moviĝojn (de la observanto resp. de la fonto) aparte; ĉe ondoj ne bezonantaj perilon (ekz-e lumaj aŭ la gravito en speciala relativeco, nur la relativan diferencon en rapido oni devas konsideri.
 
== Disvolviĝo ==
Linio 111:
=== Astronomio ===
[[Dosiero:Redshift.png|thumb|200px|[[Ruĝenŝoviĝo]] de [[spektra linio|spektraj linioj]] en la optika spektro de supergrapolo de lontanaj galaksioj (dekstre) kompare al la suno (maldekstre).]]
La DoppleraDoppler-a efiko pri [[elektromagneta ondo|elektromagnetaj ondoj]] (ekz. [[lumo]]) tre utilas en [[astronomio]]. Ĝi instruas pri la movoj de [[stelo|steloj]] kaj [[galaksio|galaksioj]] kaj pri la movoj de astroj interne de galaksioj. Ĝi permesas mezuri tiel bone la radiajn rapidojn de steloj kaj de galaksioj, kiel iliajn rotaciajn rapidojn. Dank´al Dopplera efiko, ŝajnaj unuaj steloj riveliĝas esti duopaj steloj kiuj rivoluas unu ĉirkaŭ alia. La maso kaj la diametro de la [[nigra truo]] en la centro de nia galaksio estis taksitaj en la jaro 2008 post observado dum 16 jaroj de apudaj steloj kies movoj, rapidoj, malaperaj kaj reaperaj periodoj de orbitoj estis analizitaj.
 
La utilo de la DoppleraDoppler-a efiko originas de la nekontinua [[elektromagneta spektro|spektro]] de la lumo de ĉielaj objektoj. Iliaj spektroj konsistas el frekvenclinioj kiuj rilatas al precizaj bezonataj energioj por ekciti [[elektrono|elektronojn]] de unu energinivelo al alia en variaj [[ĥemia elemento|ĥemiaj elementoj]] de astroj. Dum studo de astro-spektro, per la Dopplera efiko oni observas la ŝanĝojn de frekvencoj de la linioj de la lumspektro kompare kun tiu de stabila lumfonto. Ĉar la frekvenco de la blua lumo estas pli alta ol tiu de la ruĝa lumo, la spektraj linioj de astronomika lumfonto ŝoviĝas al ruĝa flanko de la spektro ([[ruĝenŝoviĝo]]) kiam ĝi foriras, kaj ŝoviĝas al blua flanko de la spektro (bluenŝoviĝo) kiam ĝi alproksimiĝas.
 
<!--
Linio 124:
 
=== Mezurante Temperaturon ===
La DoppleraDoppler-a efiko klarigas kial la spektraj linioj de gaso enlarĝiĝas iliajn ondlongojn kompare kun aliaj naturaj larĝoj. Fakte pro la varmagitado, duono el [[atomo|atomoj]] elsendantaj lumojn proksimiĝas al la observantulo kun mallonĝiĝo de ondlongoj, dum la alia duono foriras de li kun lonĝiĝo de ondlongoj. La rezultanta karakteriza larĝo de spektro-linio <math>\Delta \lambda_{D}</math> nomiĝas "Doppler larĝiĝo" kaj kalkuleblas laŭ la formulo:
::<math>\Delta \lambda_{D}=(\lambda_{0} / c) \sqrt{2kT/m}</math>
kie <math>c</math> estas la [[lumrapideco]], <math>k</math> la [[konstanto de Boltzmann]] kaj <math>m</math> la maso de la konsiderataj atomoj, la larĝo de linio do taksas la temperaturon de la elsendanta gaso. Tamen la varmigado ne estas la unika kaŭzo de enlarĝiĝo: kirlantaj movoj ĉeestas en ĉiuj astrofizikaj medioj kaj partoprenas al la larĝiĝo de spektro-linioj.
Linio 131:
 
=== Radaro ===
La DoppleraDoppler-a efiko estas ankaŭ uzita en ia [[radaro]] por mezuri rapidojn de objektoj. Elektromagneta radio (plejofte en la klaso de [[gigaherco|gigahercoj]]) de radaro estas sendita al movanto -ekzemple veturilo, ofte celata de polico por detekti rapidojn de stiristoj-, kiam ĝi malproksimiĝas de radarfonto. Ĉiu sekvanta ondo irvojas pli por atingi la veturilon antaŭ ol esti reflektita kaj redetektita ĉe la fonto. Ĉar ĉiu ondo movas laŭ pli longa distanco, la tempo inter sekvantaj ondoj kreskas, do ankaŭ la ondlongo. Alifoje radio estas sendata al proksimiĝanta veturilo; tiukaze la tempo inter sekvantaj ondoj malkreskas, ankaŭ la ondlongo. Ĉiufoje, bone aplikitaj formuloj de la Dopplera efiko permesas koni precize la rapidojn de veturiloj.
 
<!-- ''Main article: [[Doppler radar]]''
Linio 138:
 
The [[Proximity fuze]] which was developed during [[World War II]] also relies on Doppler radar. -->
 
===Malvarmigo de atomoj per lasero===
 
La '''malvarmigo de atomoj per lasero''' aŭ '''Doppler-a malvarmigo''' estas tekniko kiu permesas malvarmigi [[gas]]on ĝis [[temperaturo]] pli malgranda ol unu [[mK]] per laseroradioj. La temperaturo estas ligita al la moviĝo de [[atomo]]j: ju pli la agitado estas malgranda des pli la temperaturo estas malalta. La malrapidigo de atomoj produktas malvarmegajn atomojn. Ili krome permesas konstrui precizegajn atomajn horloĝojn kaj ebligas fizikajn eksperimenojn kun gasoj de [[bosono]]j kaj gasoj de [[fermiono]]j.
 
Kiel funkcias?
Imagu atomon kies du niveloj de energio de du tavoloj de ĝiaj elektronoj estas <math> E_a</math> kaj <math>E_b</math>; la frekvenco de [[fotono]] kiu permesas transiron de unu nivelo al la alia estas <math> f_{ab}=\frac{E_b-E_a}{h}</math> (<math> h = </math> [[konstanto de Planck]]). Kiam atomo sorbas [[fotono]]n kies [[movokvanto]] estas <math>\frac{h.f_{ab}}{c}</math> (<math>c=</math> rapido de lumo) ĝi retroiras laŭ la fotonodirekto, kaj pro la konservo de movokvantoj ĝia vario de rapido sekvas tiun formulon <math>m \Delta v=\frac{h.f_{ab}}{c}</math>. Tuj poste la atomo elpelas fotonon de sama energio kaj ankoraŭ retroiras sed al iu ajn direkto.
 
Konsideru atomon submetitan al laseroradio kies frekvenco <math>f_l</math> iomete malsama ol <math>f_{ab}</math>; la atomo moviĝas kun rapido <math>\vec{v}</math> (neglektinda rilate al la lumrapido), laŭ la Doppler-a efiko la radiofrekvenco ŝajnas al ĝi <math>f=f_l+ \alpha \vec{k}.\vec{v}</math> :pli alta kiam ĝi proksimiĝas al la lasero (<math>\alpha>0)</math>), malpli alta kiam ĝi malproksimiĝas (<math>\alpha<0)</math>).
 
Nun konsideru du laserojn vidalvide kiuj elsendas kontraŭdirektajn radiojn de sama frekvenco <math>f_l</math> (iomete pli malgranda ol la rezona frekvenco <math>f_{ab}</math>) kaj atomon inter ili. Kiam la atomo estas senmova (simetria situacio) neniu forto (gravito estas neglektita). Sed kiam la atomo moviĝas dekstren, la dekstra lasero ŝajnas havi frekvencon <math>f=f_l + \alpha. v </math>, do pli proksima al la rezona frekvenco <math>f_{ab}</math>. Kontraŭe la maldekstra lasero ŝajnas havi frekvencon <math>f=f_l - \alpha. v </math>, pli malproksima de la rezona frekvenco. La atomo sorbos multe pli fotonojn de la dekstra flanko ol de la maldekstra, ĝi estos repuŝata maldekstren kaj malakcelata.
 
Sufiĉas poste uzi ses laserojn (agorditaj po du kiel supre priskribita) laŭ la tri direktoj de spaco por krei amason de malvarmigitaj atomoj.
 
<!--===Refroidissement des atomes par laser===
 
Considérons un atome dans un faisceau laser incident résonant: sa fréquence <math>\nu_0</math> peut permettre une transition
atomique entre deŭ niveaŭ d'énergie <math> E_a</math> et <math>E_b</math> , soit <math> \nu_0=\frac{E_b-E_a}{h}</math> .
Nous allons ici voir comment les phénomènes d'absorption et d'émission spontanée peuvent donner naissance à une force qui
pousse l'atome dans le sens de propagation de l'onde, et permet donc de le manipuler.
 
On va utiliser des lasers qui, dans le laboratoire, auront une pulsation <math>\omega_L</math>. Comme l'atome est en mouvement,
se déplaçant à la vitesse <math>\vec{v}</math> (négligeable devant c) par rapport au laboratoire,
l'onde lui apparaîtra avec une fréquence légèrement différente, <math>\omega=\omega_L-\vec{k}.\vec{v}</math> (plus grande s'il
se rapproche du laser, plus petite s'il s'en éloigne).
 
Considérons deŭ lasers face-à-face, contre-propageants,
accordés sur une même fréquence <math>\omega_L</math> plus
petite que la fréquence de résonance <math>\omega_0</math>, et un atome entre les deŭ.
Si l'atome est immobile, la situation est symétrique, la force de pression est nulle.
Imaginons que l'atome se déplace vers la droite. Le laser de droite lui apparaîtra comme ayant une fréquence <math>\omega=\omega_L + kv </math>, donc plus proche de la résonance que <math>\omega_L</math>. D'autre part, le laser de gauche
semblera avoir une pulsation <math>\omega=\omega_L - kv </math>, plus éloignée de la résonance.
L'atome va donc absorber beaucoup plus de photons venant de la droite que de la gauche,
et sera donc globalement repoussé vers la gauche et freiné.
 
Il suffit ensuite d'installer 6 faisceaŭ, accordés deŭ par deŭ comme dit précédemment, suivant les trois directions de l'espace pour faire une mélasse optique dans lequel un atome subit une force de frottement fluide <math> \vec f = - \alpha \vec v </math>. -->
 
=== Medicina imagado kaj Mezurado de Sangofluo ===
Linio 156 ⟶ 193:
 
=== Fluo-mezurado ===
Instrumentoj -ekz. LazeraLasera Doppler-Rapidometro(LRD) kaj Akustika Doppler-Rapidometro (ADR)- disvolviĝas por mezuri rapidojn en fluaĵoj. Pri LDR kaj ADR, radio de lumo aŭ de sono estas elsendita, la Dopplera ŝoviĝo estas mezurita post reflektoj de radio sur [[partikloj]] movantaj en la fluaĵo. Tiu tekniko permesas sendoloran mezuradon.
 
<!-- Instruments such as the [[laser Doppler velocimetry|laser Doppler velocimeter]] (LDV), and [[Acoustics|Acoustic]] Doppler Velocimeter (ADV) have been developed to measure [[velocity|velocities]] in a fluid flow. The LDV and ADV emit a light or acoustic beam, and measure the doppler shift in wavelengths of reflections from particles moving with the flow. This technique allows non-intrusive flow measurements, at high precision and high frequency.