Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

音の波とドップラー シフト
 

音の波とドップラー シフト

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

光の波とは異なり音波が固体となる中、ガス、または液体を通して伝播障害です。

光の波は、横波.の伝播の方向に垂直な振動を持つ一方、音の波は、その振動は伝播の方向に平行な長手方向の圧力波です。

このビデオでは、音波,の様々 な特性を調べるし、ドップラー - オーストリアの物理学者クリスチャン ・ ドップラー.によって発見された現象について次に、スピーカーから出てくる音の速度を測定する方法、およびラボでドップラー効果を視覚化する方法を学習します。最後に、これらの概念が適用できるいくつかの例が表示されます。

まず音の波・ ドップラー現象.のプロパティについて説明することから始めますオブジェクト、ギターの弦などを振動させて音を導入する際、空気中の粒子は前方と後方の動きを経験します。

これは希薄化と呼ばれる粒子が圧縮、圧縮と呼ばれるまたは広げて、空気中の領域を作成します。これらの機能は、音波の速度と周波数の間の関係を定義する使用できます。

圧縮の間の距離が波長、またはメートル.の単位を持つラムダです。周波数は波長 1 秒あたりのサイクル数はヘルツで表され。音の速度は、これらの 2 つの資質の製品です。

以来、音の波の中で粒子の圧縮のため旅行、空気分子の密度は音の速度に影響を与えます。空気の密度は、音波の速度は温度にも依存するので、周囲の温度とは異なります。

空気が停止するいると仮定すると、空気中の音波の速度は、温度を摂氏での Tc が次の方程式を使用して計算されます。

空気が動いている場合、音の速度は空気の動きの方向に応じて変更されます。たとえば、サウンド ウェーブが強い風の反対の方向で移動する場合、風の速度によって波速度が減少します。

さて、音のソースが動いている場合に何が起こるかを見てみましょう。たとえば、固定周波数でサイレンを発光救急車を取るフィート。救急車が近づいている、サイレン、fr、知覚ピッチするに達するまで増加します。サイレンはあなたに向かって移動、音の波の相対位置はたくさん一緒に、音が送信周波数より高い周波数を持っているようです。

救急車ドライブを離れてと同じロジックで、サイレンが聞こえたら低ピッチで音の波を広げます、送信周波数よりも低い周波数を持っているサウンドが表示されます。任意の時点で放出し、知覚の周波数の違いは、ドップラー効果や, ドップラー シフトと呼ばれます。

今では音の波やドップラー シフトの基本を説明してきた、異なる周波数での音の速度を測定する方法を見て最初みましょう。その後、我々 は移動装置を用いたドップラー効果を可視化する方法を説明します。

まず、光学ベンチの互いに直面している 2 つのスピーカーを設定します。オシロ スコープのチャンネル 1 または A に接続する BNC t シャツの反対側で BNC t シャツを使用して関数発生器に 1 つのスピーカーを接続します。

その後、オシロ スコープの 2 または B をチャネルする 2 番目のスピーカーを接続します。

関数発生器とオシロ スコープをオンにし、5 kHz の周波数を持つ波を生成する関数発生器のダイヤルを調整します。関数発生器に接続されているスピーカーは、アラームのような音安定したピッチを生成する必要があります。互いに位相がずれている 2 個の 5 kHz 波出力スピーカー用と受信スピーカー用オシロ スコープに異なる色で表示されます。

2 つの波は、段階までベンチに沿ってチャンネル B に接続したスピーカーにゆっくりとスライドさせます。2 つのスピーカー間の距離を記録します。

次に、発光のスピーカーから離れてチャネル B のスピーカーは波位相がずれたのでにゆっくりスライドさせます。波は、再びの段階までスピーカーを後方スライドを続けます。スピーカーの間の新しい距離を記録します。8 kHz と 3 kHz の周波数の実験を繰り返す

サウンド ウェーブの速度を計算するには、まず最初の音の波の波長を与えることから最終的な距離を減算します。その後、速度を取得するのにこの値と周波数を使用します。波長と周波数の反比例の関係に注意してください。

部屋の温度を使用して予想される速度で実験の速度を比較します。異なる周波数の実験値がおよそ同じであることし、それらと予期される値の差が 1% 未満。

まず、超音波ドプラ装置の末尾に文字列の 1 メートルの部分を結びなさい。腰の高さで開催、装置が近づくが床に触れない。

次に、オシロ スコープのチャンネルにマイクを接続し、-1.50 m - あなたが立っている場所から一定の距離にマイクを配置します。

超音波ドプラ装置の切り、マイクから 1.5 メートルの場所でそれを保持します。オシロ スコープの波を観察します。

安定した速度で円で周辺機器をスイングを開始します。これらのピッチ、または頻度、取得それとしてより高い揺動装置に気づくでしょうを観測は、それらに近いスイング上下スイングです。

同時に、装置がマイクに近いときより多くの波、またはより高い周波数をオシロ スコープで表示されます。マイクから遠くは装置、周波数が低下します。

音と音の波、日常生活の中で発見され、芸術、科学、医学の多くの分野で使用されます。

誰かが、トランペットのようなオープン エンドの空気列楽器を使用してチューブ内で生成された音の波は音楽を作成します。楽器に空気を押すと振動内で発生をチューブの内側から反射圧力波が発生します。

のみ圧力ある特定の波長の波と周波数はチューブの内側に収まるし、共鳴音を作成します。他のすべての波長と周波数は失われます。

ドップラー効果血管のアセスメントに使用されるドップラー超音波装置の基礎であります。ドップラー ハンドヘルドは、プローブを患者の皮膚上に配置で構成されます。プローブは、血液細胞を反映して、プローブの受光素子によって検出される特定の周波数の超音波を発する。血流の速度は、反射波の周波数の変化によって明らかです。

ゼウスの導入ドップラー効果を見てきただけ。ドップラー効果の基本原則を理解する必要があります今、研究室での音波の速度と現実の世界の技術のいくつかのアプリケーションを測定する方法。見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter