Решение: Высота тона при удалении поезда
Статья к заданиюЭффект Доплера для световых волн
Прочитайте текст и выполните задания.
Эффект Доплера для световых волн
На скорость света не влияют ни скорость источника света, ни скорость наблюдателя. Постоянство скорости света в вакууме имеет огромное значение для физики и астрономии. Однако частота и длина световой волны меняются с изменением скорости источника или наблюдателя. Этот факт известен как эффект Доплера.
Предположим, что источник, расположенный в точке О, испускает свет с длиной волны λ₀. Наблюдатели в точках А и В, для которых источник света находится в покое, зафиксируют излучение с длиной волны λ₀ (см. рисунок 1). Если источник света начинает двигаться со скоростью υ, то длина волны меняется. Для наблюдателя А, к которому источник света приближается, длина световой волны уменьшается. Для наблюдателя В, от которого источник света удаляется, длина световой волны увеличивается (см. рисунок 2). Так как в видимой части электромагнитного излучения наименьшим длинам волн соответствует фиолетовый свет, а наибольшим – красный, то говорят, что для приближающегося источника света наблюдается смещение длины волны в фиолетовую сторону спектра, а для удаляющегося источника света – в красную сторону спектра.
Рисунок 1
Рисунок 2
Эффект Доплера нашёл широкое применение, в частности в астрономии, для определения скоростей источников излучения.
Используя материал, ответьте: эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от наблюдателя? Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаПри удалении источника звука от наблюдателя расстояние между последовательными звуковыми волнами увеличивается, то есть увеличивается длина волны.
$$\lambda \uparrow$$Скорость звука в одной и той же среде практически постоянна. Из соотношения между скоростью, длиной волны и частотой следует, что при увеличении длины волны частота уменьшается.
$$v = \lambda f, \qquad f = \dfrac{v}{\lambda}$$Высота тона определяется частотой звука, поэтому при удалении поезда наблюдатель слышит понижение высоты тона.
При удалении поезда от наблюдателя высота тона звукового сигнала уменьшается: длина волны увеличивается, а частота звука уменьшается при постоянной скорости распространения звука.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывают повышение высоты тона вместо понижения.
Путают высоту тона с громкостью.
Не объясняют связь между длиной волны и частотой.