Эффект доплера

Применение эффекта Доплера

Поскольку величина эффекта Доплера зависит от скорости источника волн, эта зависимость позволяет определять скорости удаленных объектов.

Например, в астрономии по доплеровскому смещению в спектрах определяются скорости звезд и галактик.

В медицине по доплеровскому смещению ультразвуковой волны определяется скорость кровотока в артериях.

На эффекте Доплера основано действие радаров, определяющих скорость движения транспортных средств.

Рис. 3. Применение эффекта Доплера в радарах.

Если прислушаться к звуку проезжающего автомобиля, можно заметить, что тон его заметно меняется. При приближении он выше, при удалении – ниже. Это также проявление эффекта Доплера.

Что мы узнали?

Эффект Доплера – это изменение длины волны, испускаемой движущимся объектом. Данное явление присуще всем волновым процессам. С помощью эффекта Доплера наблюдатель может вычислить скорость перемещения источника волн, что используется во многих областях науки и техники.

Тест по теме

1. Крутящий момент двигателя- что это и от чего зависит

   Вопрос 1 из 5

Начать тест(новая вкладка)

Сущность эффекта Доплера

Механические волны в упругой среде распространяются с некоторой постоянной скоростью $v$, зависящей от свойств среды. Когда источник распространяющихся волн покоится, длина волны равна отношению скорости распространения к частоте $\nu$ колебаний источника:

$$\lambda = {v \over \nu}$$

Однако, если источник движется, то это соотношение перестает выполняться.

В самом деле, представим себе круговые волны на поверхности воды.

Рис. 1. Круги на воде.

Допустим, за то время, как источник сделал десять колебаний, самая первая волна отошла от него на 1 метр, и самый большой круг имеет радиус 1 м. Внутри этого самого большого круга будут концентрически расположены остальные круги с тем же центром, и расстояние между ближайшими гребнями волн по любому радиусу будет равно 0.1 м.

Если источник будет двигаться, то каждая волна будет точно так же расходиться от источника, и когда самый большой круг будет иметь радиус 1м, внутри него будет расположено еще 9 кругов с уменьшающимися радиусами. Однако, центры этих кругов теперь будут в разных точках, в тех, в которых был источник в момент испускания волны.

Получается, что длина волны в различных направлениях будет различной. В направлении движения источника гребни волн будут уплотнены, а в противоположном направлении – разреженны. Например, если источник сдвинулся на 0.5 м, то в одном направлении расстояние между гребнями волн будет равно 0.05м, а в противоположном – 0.15 м.

Рис. 2. Круги Доплера.

Таким образом, если источник волн движется, то длина волны и ее частота будут в различных направлениях различны, в зависимости от направления и величины скорости.

Это явление было описано и распространено на все виды волновых процессов К. Доплером в 1842 г, поэтому оно было названо «эффектом Доплера». Через три года эффект был подтвержден для звуковых волн. Для света подтверждение удалось получить только в 1871 г.

Доплера эффект

Доплера эффект, изменение воспринимаемой частоты колебаний, обусловленное движением источника или приемника волн, либо и того и другого; впервые теоретически обоснован в 1842 К.Доплером (1803–1853).

Данный эффект особенно заметен в случае звуковых волн, примером чему может служить изменение воспринимаемой высоты тона гудка проходящего мимо поезда.

Возникновение эффекта поясняется рисунком, на котором источник волн движется влево со скоростью v относительно неподвижного наблюдателя («приемника»). За время t = t1 – t0 источник проходит расстояние vt.

Если l – длина волны испускаемого звука, то число волн, укладывающихся в промежутке между источником и приемником, увеличивается на vt/l. Если частота звука fe, то за время t испускается fet волн. Но число frt волн, достигших приемника, меньше, чем испущено источником, на величину vt/l. Отсюда следует, что

Это соотношение справедливо и в том случае, когда приемник движется, а источник неподвижен. Если скорость v значительно меньше скорости звука c, то величину l можно заменить величиной c/fe, не совершив большой ошибки.

Принимаемая частота оказывается ниже излучаемой, если источник и приемник удаляются друг от друга, и выше излучаемой, если они сближаются.

Движение среды, в которой распространяются звуковые волны, например, ветер, дующий в направлении приемника или от него, также приводит к изменению регистрируемой приемником частоты.

Эффект Доплера имеет важное значение в астрономии, гидролокации и радиолокации. В астрономии по доплеровскому сдвигу определенной частоты испускаемого света можно судить о скорости движения звезды вдоль линии ее наблюдения

Наиболее удивительный результат дает наблюдение доплеровского сдвига частот света удаленных галактик: так называемое красное смещение свидетельствует о том, что все галактики удаляются от нас со скоростями примерно до половины скорости света, возрастающими с расстоянием.

Вопрос о том, расширяется ли Вселенная подобным образом или красное смещение обусловлено чем-то иным, а не «разбеганием» галактик, остается открытым.

Радиолокация – это определение местоположения объекта, обычно самолета или ракеты, путем облучения его высокочастотными радиоволнами и последующей регистрации отраженного сигнала.

Точно так же доплеровский сдвиг частоты ультразвукового сигнала используется для определения скорости движения подводных лодок.См. также РАДИОЛОКАЦИЯ; ЗВУК И АКУСТИКА.

Литература:

Гинзбург В.Л. Теоретическая физика и астрофизика. Дополнительные главы. М., 1981Франкфурт У.Н., Френк А.М. Оптика движущихся тел. М., 1981

Проверь себя!Ответь на вопросы викторины «Физика»

Что такое изотоп, чему равно число Авогадро и что изучает наука реология?

Наблюдение эффекта Доплера

Не меняющий своего местоположения микрофон записывает звук, издаваемый сиренами двух движущихся влево полицейских машин. Снизу можно видеть частоту каждого из двух звуков, принимаемую микрофоном.

Поскольку явление характерно для любых волн и потоков частиц, то его очень легко наблюдать для звука. Частота звуковых колебаний воспринимается на слух как высота звука. Надо дождаться ситуации, когда быстро движущийся автомобиль или поезд будет проезжать мимо вас, издавая звук, например, сирену или просто звуковой сигнал. Вы услышите, что когда автомобиль будет приближаться к вам, высота звука будет выше, потом, когда автомобиль поравняется с вами, резко понизится и далее, при удалении, автомобиль будет сигналить на более низкой ноте.

Ссылки [ править ]

1. ^ Джордано, Николас (2009). . Cengage Learning. С. 421–424. ISBN
2. ^ Поссель, Маркус (2017). . Эйнштейн Онлайн, Vol. 5 . Институт гравитационной физики Макса Планка, Потсдам, Германия. Архивировано из 14 сентября 2017 года . Проверено 4 сентября 2017 года .
3. Хендерсон, Том (2017). . Учебник по физике . Кабинет физики . Проверено 4 сентября 2017 года .
4. Алек Иден В поисках Кристиана Доплера , Springer-Verlag, Wien 1992. Содержит факсимильное издание с английским переводом.
5. Беккер (2011). Барбара Дж. Беккер, Распутывание звездного света: Уильям и Маргарет Хаггинс и подъем новой астрономии , иллюстрированное издание, Cambridge University Press , 2011; ISBN 110700229X , 9781107002296. 
6. ^ Розен, Джо; Готард, Лиза Куинн (2009). . Публикация информационной базы. п. 155. ISBN
7. Strutt (лорд Рэлей), Джон Уильям (1896). MacMillan & Co (ред.). . 2 (2-е изд.). Макмиллан. п. 154.
8. Дауни, Neil A, «Вакуумные базуки, Электрическая Радуга желе и 27 других проекты в субботу науки», Принстон (2001) ISBN 0-691-00986-4 
9. Агарвал, Саураб; Гаурав, Ашиш Кумар; Нирала, Мехул Кумар; Синха, Саян (2018). «Потенциальная и основанная на выборке звезда RRT для динамического планирования движения в реальном времени с учетом импульса в функции затрат». Обработка нейронной информации . Конспект лекций по информатике. 11307 . С. 209–221. DOI . ISBN
10. . astro.ucla.edu .
11. Это различие ясно показано в Harrison, Edward Robert (2000). (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 306 и далее . ISBN
12. Превосходный обзор темы с техническими подробностями приведен здесь: Персиваль, Уилл; Самушия, Ладо; Росс, Эшли; Шапиро, Чарльз; Ракканелли, Альвизе (2011). . Философские труды Королевского общества . 369 (1957): 5058–67. Bibcode . DOI . PMID .
13. Вольф, дипл. Инж. (FH) Кристиан. . radartutorial.eu . Проверено 14 апреля 2018 года .
14. Дэвис, MJ; Newton, JD (2 июля 2017 г.). «Неинвазивная визуализация в кардиологии для широкого профиля». Британский журнал госпитальной медицины . 78 (7): 392–398. DOI . PMID .
15. Аппис, AW; Трейси, MJ; Файнштейн, С.Б. (1 июня 2015 г.). . Эхо-исследования и практика . 2 (2): R55–62. DOI . PMC . PMID .
16. Эванс, DH; МакДикен, WN (2000). Допплерография (2-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-97001-9.требуется страница
17. Otilia Popescuy, Jason S. Harrisz и Димитрия C. Popescuz, Проектирование коммуникативную Тион Sub-System для наноспутников Cubesat миссий: Оперативные и реализации перспективы, 2016, IEEE
18. Qingchong, Liu (1999), «Доплеровское измерение и компенсация в системах мобильной спутниковой связи», Материалы конференции по военной связи / MILCOM , 1 : 316–320, CiteSeerX , doi , ISBN
19. Оберг, Джеймс (4 октября 2004). . IEEE Spectrum .
20. ↑ Arndt, D. (2015). О моделировании каналов для наземного мобильного спутникового приема (докторская диссертация).
21. . Мир физики . 10 марта 2011 г.
22. Ши, Сихан; Линь, Сяо; Каминер, Идо; Гао, Фэй; Ян, Чжаоджу; Joannopoulos, John D .; Солячич, Марин; Чжан, Бэйле (октябрь 2018 г.). «Сверхлегкий обратный эффект Доплера». Физика природы . 14 (10): 1001–1005. arXiv . Bibcode . DOI . ISSN . S2CID .

Эффект Доплера для электромагнитных волн

Рассмотренное в механике (см. , §1.6 ) изменение частоты звуковых сигналов, обусловленное эффектом Доплера, определяется скоростями движения источника и приемника относительно среды, являющейся носителем звуковых волн. Для электромагнитных же волн особой среды, которая служила бы их носителем, нет. Поэтому доплеровское смещение частоты электромагнитных волн (сигналов) определяется только скоростью источника относительно приемника.

Пусть в — системе отсчета находится неподвижный приемник (рис.). К нему с релятивистской скоростью приближается — источник периодических электромагнитных (или световых) сигналов. В
— системе отсчета, связанной с источником, сигналы испускаются с частотой (собственная частота). Найдем частоту
, с которой воспринимаются эти сигналы приемником.

Рис. 5

Промежуток времени между двумя последовательными сигналами (импульсами) в
— системе, связанной с источником, равен
. Поскольку источник движется со скоростью , то соответствующий промежуток времени в — системе, согласно «эффекту замедления хода движущихся часов», будет больше, а именно

(31)

(32)

(33)

продольному эффекту Доплера

Как видно из приведенного вывода, эффект Доплера для электромагнитных волн является следствием двух явлений: замедления хода движущихся часов (корень в числителе последней формулы) и «уплотнения» (или разряжения) импульсов, связанного с изменением расстояния между источником и приемником — это учтено в первом равенстве формулы ().

Рис. 6

Рассмотрим и более общий случай: в — системе источник движется со скоростью
, составляющей угол
с линией наблюдения (рис.). В этом случае в формуле () следует заменить на
, где — проекция вектора
на ось , положительное направление которой взято от к . Тогда

(34)

В процессе движения источника проекция скорости , вообще говоря, меняется, поэтому необходимо учесть эффект запаздывания. Воспринимаемая приемником частота
в момент будет обусловлена сигналами, испущенными источником в предшествующий момент
где — расстояние от источника до в момент . Поэтому значение надо брать в момент . Итак, частоте соответствует .

В отличие от акустического эффекта Доплера, при
наблюдается поперечный эффект Доплера:

(35)

В нерелятивистском случае, когда , вместо () можно считать, что , поэтому формула () не будет содержать корня
, и тогда воспринимаемая частота

(36)

(37)

Эффект Доплера нашел многочисленные практические применения. С его помощью определяют, например, скорость излучающих атомов в пучке, угловую скорость вращения Солнца. На эффекте Доплера основаны радиолокационные методы измерения: скорости самолетов, ракет, автомашин и др. Именно этот эффект позволил открыть двойные звезды: (системы, состоящие из двух звезд, движущихся вокруг общего центра масс) — объекты, которые невозможно разрешить даже
самыми мощными телескопами. С помощью эффекта Доплера Хаббл (1929г.) обнаружил явление, названное космологическим красным смещением: линии в спектре излучения внегалактических объектов смещены в сторону больших длин волн, т.е. в красноволновую часть спектра. Оно свидетельствует о том, что внегалактические объекты удаляются от нашей Галактики со скоростями, пропорциональными расстоянию до них.

Рассмотрим в заключение два примера, на применение эффекта
Доплера. Но предварительно преобразуем формулу () от частот к
длинам волн. Частота
, отсюда малое приращение
частоты:
. Подставив обе
эти формулы в (), получим

(38)

Пример 1.

Одна из спектральных линией, испускаемых, возбужденными
ионами в состоянии покоя, имеет длину волны . Если
эту линию наблюдать под углом
к пучку данных ионов, то
обнаруживается ее доплеровское смещение
, причем

. Определим скорость ионов в пучке. Так
как
, то это значит, что ионы движутся
с нерелятивистской скоростью и справедливо соотношение ().
Условие же
означает согласно (), что

, т. е. угол:
. Искомая скорость

Пример 2.

При наблюдении спектральной линии
мкм в
направлениях на противоположные края солнечного диска на его
экваторе обнаружили различие в длинах волн на
пм.
Найдем период вращения Солнца вокруг собственной оси. Так как данные края диска движутся при вращении Солнца в
пpотивополжных направлениях с одинаковой скоростью , то
доплеровское смещение этой линии будет одинаково по модулю, но
противоположно по знаку. Поэтому суммарная разность, смещенных
длин волн равна удвоенному доплеровскому смещению:

где
— угловая скорость Солнца, — его радиус (
м). Отсюда следует, что период вращения Солнца

суток

Далее:Излучение, Свойства, Вверх:Энергия, Импульс, Назад:Импульс электромагнитной

Отдел образовательных информационных технологий ЯГПУ08.02.2014

генеральный

В классической физике, где скорости источника и приемника относительно среды ниже, чем скорость волн в среде, соотношение между наблюдаемой частотой и частотой излучения определяется следующим образом: ж {\ displaystyle f} ж {\ displaystyle f _ {\ text {0}}}

ж знак равно ( c ± v р c ± v s ) ж {\ displaystyle f = \ left ({\ frac {c \ pm v _ {\ text {r}}} {c \ pm v _ {\ text {s}}}} \ right) f_ {0} \,}

где

c {\ displaystyle c \;} — скорость распространения волн в среде;

v р {\ Displaystyle v _ {\ текст {r}} \,} — скорость приемника относительно среды, добавленная к тому, если приемник движется к источнику, вычитается, если приемник движется от источника; c {\ displaystyle c}

v s {\ displaystyle v _ {\ text {s}} \,} — скорость источника относительно среды, добавленная к тому, если источник движется от приемника, вычитается, если источник движется к приемнику. c {\ displaystyle c}

Обратите внимание, что эта взаимосвязь предсказывает, что частота будет уменьшаться, если один из источников или приемник удаляется от другого. Эквивалентно, в предположении, что источник либо непосредственно приближается, либо удаляется от наблюдателя:

Эквивалентно, в предположении, что источник либо непосредственно приближается, либо удаляется от наблюдателя:

ж v ш р знак равно ж v ш s знак равно 1 λ {\ displaystyle {\ frac {f} {v_ {wr}}} = {\ frac {f_ {0}} {v_ {ws}}} = {\ frac {1} {\ lambda}}}

где

v ш р {\ displaystyle {v_ {wr}}} — скорость волны относительно приемника;

v ш s {\ displaystyle {v_ {ws}}} — скорость волны относительно источника;

λ {\ displaystyle {\ lambda}} это длина волны.

Если источник приближается к наблюдателю под углом (но все еще с постоянной скоростью), наблюдаемая частота, которая слышится первой, выше, чем частота излучения объекта. После этого наблюдается монотонное уменьшение наблюдаемой частоты по мере приближения к наблюдателю за счет равенства, когда она исходит из направления, перпендикулярного относительному движению (и излучалась в точке максимального приближения; но когда волна принимается , источник и наблюдатель больше не будут находиться на самом близком расстоянии), и продолжающееся монотонное уменьшение по мере удаления от наблюдателя. Когда наблюдатель находится очень близко к траектории объекта, переход от высокой частоты к низкой происходит очень резко. Когда наблюдатель находится далеко от пути объекта, переход от высокой частоты к низкой происходит постепенно.

Если скорости и малы по сравнению со скоростью волны, соотношение между наблюдаемой частотой и частотой излучения приблизительно равно v s {\ displaystyle v _ {\ text {s}} \,} v р {\ Displaystyle v _ {\ текст {r}} \,} ж {\ displaystyle f} ж {\ displaystyle f _ {\ text {0}}}

Наблюдаемая частота	Изменение частоты
ж знак равно ( 1 + Δ v c ) ж {\ displaystyle f = \ left (1 + {\ frac {\ Delta v} {c}} \ right) f_ {0}}	Δ ж знак равно Δ v c ж {\ displaystyle \ Delta f = {\ frac {\ Delta v} {c}} f_ {0}}

где

Δ ж знак равно ж — ж {\ displaystyle \ Delta f = f-f_ {0} \,}

Δ v знак равно — ( v р — v s ) {\ displaystyle \ Delta v = — (v _ {\ text {r}} — v _ {\ text {s}}) \,} противоположна скорости приемника относительно источника: она положительна, когда источник и приемник движутся навстречу друг другу.

Доказательство

Дано ж знак равно ( c + v р c + v s ) ж {\ displaystyle f = \ left ({\ frac {c + v _ {\ text {r}}} {c + v _ {\ text {s}}}} \ right) f_ {0} \,}

мы делимся на c {\ displaystyle c}

ж знак равно ( 1 + v р c 1 + v s c ) ж знак равно ( 1 + v р c ) ( 1 1 + v s c ) ж {\ displaystyle f = \ left ({\ frac {1 + {\ frac {v _ {\ text {r}}} {c}}} {1 + {\ frac {v _ {\ text {s}}}} {c }}}} \ right) f_ {0} = \ left (1 + {\ frac {v _ {\ text {r}}} {c}} \ right) \ left ({\ frac {1} {1+ { \ frac {v _ {\ text {s}}} {c}}}} \ right) f_ {0} \,}

Поскольку мы можем заменить геометрическое расширение: v s c ≪ 1 {\ displaystyle {\ frac {v _ {\ text {s}}} {c}} \ ll 1}

1 1 + v s c ≈ 1 — v s c {\ displaystyle {\ frac {1} {1 + {\ frac {v _ {\ text {s}}} {c}}}} \ приблизительно 1 — {\ frac {v _ {\ text {s}}} {c }}}

Применение

Эффект Доплера является неотъемлемой частью современных теорий о начале Вселенной (Большом взрыве и красном смещении). Принцип получил многочисленные применения в астрономии для измерений скоростей движения звёзд вдоль луча зрения (приближения или удаления от наблюдателя) и их вращения вокруг оси, параметров вращения планет, колец Сатурна (что позволило уточнить их структуру), турбулентных потоков в солнечной фотосфере, траекторий спутников, контроль за термоядерными реакциями, а затем и в самых разнообразных областях физики и техники (при прогнозе погоды, в воздушной навигации и радарах, используемых ГИБДД). Широкое применение эффект Доплера получил в современной медицине: на нём основано множество приборов ультразвуковой диагностики. Основные области применения:

Доплеровский радар — радар, измеряющий изменение частоты сигнала, отражённого от объекта. По изменению частоты вычисляется радиальная составляющая скорости объекта (проекция скорости на прямую, проходящую через объект и радар). Доплеровские радары могут применяться в самых разных областях: для определения скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей, гидрометеоров (например, облаков), морских и речных течений, а также других объектов.

Доказательство вращения Земли вокруг Солнца с помощью эффекта Доплера.

• Астрономия:
  • По смещению линий спектра определяют радиальную скорость движения звёзд, галактик и других небесных тел. В астрономии принято называть радиальную скорость небесных светил лучевой скоростью. С помощью эффекта Доплера по спектру небесных тел определяется их лучевая скорость. Изменение длин волн световых колебаний приводит к тому, что все спектральные линии в спектре источника смещаются в сторону длинных волн, если лучевая скорость его направлена от наблюдателя (красное смещение), и в сторону коротких, если направление лучевой скорости — к наблюдателю (фиолетовое смещение). Если скорость источника мала по сравнению со скоростью света (~300 000 км/с), то в нерелятивистском приближении лучевая скорость равна скорости света, умноженной на изменение длины волны любой спектральной линии и делённой на длину волны этой же линии в неподвижном источнике.
  • По увеличению ширины линий спектра можно измерить температуру фотосферы звёзд. Уширение линий при повышении температуры обусловлено увеличением скорости хаотического теплового движения излучающих или поглощающих атомов в газе.

• Бесконтактное измерение скорости потока жидкости или газа. С помощью эффекта Доплера измеряют скорость потока жидкостей и газов. Преимущество этого метода заключается в том, что не требуется помещать датчики непосредственно в поток. Скорость определяется по рассеянию волн ультразвука или оптического излучения (Оптические расходомеры) на неоднородностях среды (частицах взвеси, каплях жидкости, не смешивающихся с основным потоком, пузырьках газа в жидкости).

  Красное смещение спектральных линий поглощения в спектре удаляющейся звезды сходного с Солнцем спектрального класса. Для сравнения слева показан спектр Солнца.

• Охранные сигнализации. Для обнаружения движущихся объектов.
• Определение координат. В спутниковой системе Коспас-Сарсат координаты аварийного передатчика на земле определяются спутником по принятому от него радиосигналу, используя эффект Доплера.
• Системы глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС.

Не меняющий своего местоположения микрофон записывает звук, издаваемый сиренами двух движущихся влево полицейских машин. Снизу можно видеть частоту каждого из двух звуков, принимаемую микрофоном.

Классификация нарушений кровотока по Медведеву

Величина отклонений ИСС, полученных в ходе исследования допплером, от существующих норм, позволяет судить о степени тяжести нарушения маточно-плацентарного и плодово-плацентарного кровотока.

1 степень

А – нарушение маточно-плацентарного кровотока при сохранении плодово-плацентарного;

Б – нарушение плодово-плацентарного при сохраненном маточно-плацентарном кровотоке;

В этом случае под строгим врачебным контролем за состоянием малыша возможны естественные роды в срок, если не будет патологического ухудшения показателей допплерографии и КТГ.

2 степень

Нарушение кровотока в артериях матки и артериях пуповины одновременно, при котором, тем не менее, показатель скорости кровообращения не достигает нулевого значения даже в фазе диастолы.

Такое нарушение требует частого регулярного наблюдения за состоянием плода, с применением допплерографии и КТГ. Женщина направляется в стационар, где проводится терапия, улучшающая функции плаценты. Также назначается  комплексное лечение против гипоксии и внутриутробной задержки развития плода.

3 степень

Нарушение плодово-плацентарного кровотока, достигшее критических значений, при котором скорость кровотока «нулевая» либо отмечен реверсный («обратный») кровоток в диастолической фазе.

При обнаружении критических значений, свидетельствующих о страдании плода на позднем сроке беременности (свыше 30 недель), принимается решение о неотложном родоразрешении через кесарево сечение. 

В случае комплексной терапии, направленной на поддержку плаценты и  плода, под контролем доплера и УЗИ, возможно донашивание беременности до 30 недель.

Оценка результатов для определения гипоксии плода

При любом показателе нарушений маточно-плацентарно-плодового кровообращения важно определить начал ли страдать от гипоксии малыш в утробе матери, и в какой степени. Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:. Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:

Если это случилось, то во время доплер-обследования ИСС аорты плода, его средней мозговой и сонной артерий покажут отклонения текущих значений от нормальных:

Срок беременности	Наименование обследуемого сосуда	Наименование индекса сосудистого сопротивления
ИР	СДО
20-22 неделя	Аорта плода	0,75	5,38-6,2
Средняя мозговая артерия
Сонная артерия
23-25 неделя	Аорта плода	0,75	4,86-5,24
Средняя мозговая артерия	0,773	Более 4,4
Сонная артерия	0,942
26-28 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,88-0,90
29-31 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,841-0,862
32-34 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,80
35-37 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,67-0,85
38-41 неделя	Аорта плода	0,75	5
Средняя мозговая артерия	0,76	Более 4,4
Сонная артерия	0,62-0,8

Если патологические изменения скорости плодного кровотока все же зафиксированы, то врачебная тактика ведения беременности и родов, также зависит от степени тяжести нарушений кровообращения и их последствий.

1 степень

Изменение кровотока в системе «плацента-плод», с компенсаторными изменениями ИСС в сосудах плода.

Такое состояние еще не критично и при грамотной и своевременной терапии может быть обратимым. Если необходимые меры не будут приняты вовремя, либо не принесут должного эффекта, через несколько недель (около 3-х) ситуация ухудшится.

2 степень

Затруднен кровоток в сосудах будущего малыша, развивается внутриутробная гипоксия. Ухудшение быстро прогрессирует.

3 степень

Наиболее острое состояние, при котором нарушена работа сердца плода, замедление плодного кровотока вплоть до полной остановки. Развивается глубокая гипоксия плода, состояние которой необратимо.

Риск внутриутробной гибели плода в этом случае составляет почти 40 % и вероятность сохранения жизни малыша зависит от своевременного оперативного вмешательства. 

Процедура УЗИ с доплером позволяет выявить не только факт патологических изменений в кровообращении сосудов системы «мать-плацента-плод», но и причины этих отклонений.

Причем, отклонения в нормальном течении беременности и развитии плода или риски их возникновения, благодаря доплер-УЗИ можно обнаружить задолго до их клинических проявлений и ухудшения состояния женщины и будущего ребенка. А это значит, что шансы на благоприятный исход беременности и рождение здорового малыша возрастают.

Добавить комментарий

Зависимость эффекта Доплера от скорости источника и наблюдателя

Предположим, что относительно среды скорости источника υИ и наблюдателя υН направлены вдоль прямой, соединяющей их. В качестве положительного направления для υИ и υН может быть принято направление от наблюдателя к источнику. Скорость звука υ всегда считается положительной.

Пример 1

Рисунок 2.8.1. Эффект Доплера. Случай движущегося наблюдателя. Последовательные положения наблюдателя показаны через период TН звука, воспринимаемого наблюдателем.

На рисунке 2.8.1 проиллюстрирован эффект Доплера в условиях движущегося наблюдателя при неподвижном источнике. Период воспринимаемых наблюдателем звуковых колебаний обозначен через TН. Из рассматриваемого изображения следует: 

υНTН+υTН=λ.

Учитывая, что и λ=υfИ, получим следующее выражение: 

fН=υ+υнυfИ=1+υНυfИ.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Пример 2

В случае, когда наблюдатель совершает движение в направлении источника (υН>), fН>fИ, если же наблюдатель движется от источника (υН<), то fН< fИ.

Рисунок 2.8.2. Эффект Доплера. Случай с движущимся источником. Последовательные положения источника показаны через период T излучаемого источником звука.

На рисунке 2.8.2 наблюдатель неподвижен, а источник звука совершает движение со скоростью υИ. В таком случае, опираясь на рисунок 2.8.2, можно утверждать о справедливости следующего соотношения: 

υt+υИT=υ(t –T)+λ или (υИ+υ)T=λ.

В котором λ=υfн.

Из этого следует вывод, что: 

fН=υυ+υИfИ.

Пример 3

В случае, когда источник удаляется от наблюдателя, υИ>  и, соответственно, fН< fИ. В противоположной ситуации, в которой источник приближается к наблюдателю, υИ< и fН >fИ.

Случай, в котором и источник, и наблюдатель движутся с некоторыми скоростями υИ и υН, является общим. В его условиях формула эффекта Доплера выглядит следующим образом: 

fн=υ+υНυ+υИfИ

Данное выражение характеризует связь между fН и fИ.

Нерелятивистский и релятивистский эффекты Доплера

Определение 2

Скорости υИ и υН всегда измеряются относительно воздуха или иной среды распространения звуковых волн. Это явление носит название нерелятивистского Доплер-эффекта.

Рисунок 2.8.3. Модель эффекта Доплера.

В условиях распространения электромагнитных волн в пустоте (свет, радиоволны) также имеет место эффект Доплера. По той причине, что их распространение не требует материальной среды, можно рассматривать только относительную скорость υ источника и наблюдателя.

Определение 3

Формула для релятивистского Доплер-эффекта выражается в виде следующего соотношения:

fН=c-υc+υfИ

В котором c представляет собой скорость света.

При υ>, источник удаляется от наблюдателя и fН<fИ. Если υ< , то источник приближается к наблюдателю, а fН>fИ.

Доплеровский эффект нашел широкое применение в технической сфере и используется для измерения скоростей движущихся объектов. К примеру, эффект Доплера занимает играет важную роль в акустике, оптике и радио.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Искусство и культура

• В научно-фантастической литературе часто упоминается при совершении гиперпространственных полётов космических кораблей (звездолётов).
• В 6-й серии 1-го сезона американского комедийного телесериала «The Big Bang Theory» доктор Шелдон Купер идёт на Хэллоуин, для которого надел костюм, иллюстрирующий эффект Доплера. Однако все присутствующие (кроме друзей) думают, что он — зебра.
• Одно из дополнений компьютерной игры Half-Life называется Blue Shift (синее смещение), что двусмысленно (имеет и научное значение, описанное в данной статье, и также может быть переведено как «синяя смена», что является отсылкой к синей униформе охранников, одним из которых является протагонист).
• У исполнителя The Algorithm (англ.)русск. есть альбом The Doppler Effect.
• В начале клипа на песню «DNA» корейской музыкальной группы Bangtan Boys всплывает формула эффекта Доплера, в то время как сама сцена представляет собой его упрощенную иллюстрацию. Это не что иное, как шутка над фанатами, которые постоянно строят теории относительно музыкальных видео группы.

Экспериментальное подтверждение эффекта Доплера

Подтверждением правильности рассуждений Кристиана Доплера связано с одним из интересных и необычных физических экспериментов. В 1845 году метеоролог из Голландии Христиан Баллот взял мощный локомотив и оркестр, состоящий из музыкантов с абсолютным слухом. Часть музыкантов – это были трубачи – ехали на открытой площадке поезда и постоянно тянули одну и ту же ноту. Допустим, это была ля второй октавы.

Другие музыканты находились на станции и слушали, что играют их коллеги. Абсолютный слух всех участников эксперимента сводил вероятность ошибки к минимуму. Эксперимент длился два дня, все устали, было сожжено много угля, но результаты того стоили. Оказалось, что высота звука действительно зависит от относительной скорости источника или наблюдателя (слушателя).

Первые эксперименты по подтверждению эффекта Доплера