19. ปรากฏการณ์ดอพเพลอร์

รูปปรากฏการณ์ดอพเพลอร์

ที่มา :  https://i.ytimg.com

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

หากสนใจหนังสือ ความรู้เพิ่มเติม

คลิก

วิดีโอแสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์ดอพเพอลร์

      ปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ (Doppler Effect) โดยทั่วไปแล้วจะกล่าวว่า ปรากฏการณ์นี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่สามารถสังเกตได้ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อันเนื่องมาจากการเคลื่อนที่

รูปการเกิดดอพเพลอร์ของเสียงอย่างเสียงของรถพยาบาล ที่เคยเห็นในชีวิตประจำวัน

ที่มา :  https://www.thermaxxjackets.com

      ทิศทางของการเปลี่ยนแปลง จะขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ที่สัมพัทธ์ ว่ามันกำลังเดินทางเข้าหาคุณ หรือเดินทางออกห่างจากคุณ

      นอกจากนี้ แถบความกว้าง หรือแอมพลิจูด (Amplitude) ของการเปลี่ยนแปลงจะขึ้นอยู่กับความเร็วของแหล่งที่มา (หรือความเร็วของแหล่งผู้รับ) ในการที่จะให้เข้าใจในเรื่องของปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ให้เข้าใจดีขึ้น เรามาทำความเข้าใจปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ของเสียงกันก่อน

รูปปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ของเสียงที่เราเคยเห็น

ที่มา :  http://asset.emsofl.com

      มีการเปลี่ยนระดับดอพเพลอร์ หรือดอพเพลอร์ชิป (Doppler Shift) ที่เกี่ยวข้อง กับคลื่นเสียงที่คุณสามารถจดจำได้ง่าย เมื่อแหล่งเสียงเข้ามาใกล้คุณ ความถี่ของเสียงเพิ่มขึ้น และเช่นเดียวกัน เมื่อแหล่งเสียงเคลื่อนที่ออกห่างคุณไป ความถี่ของเสียงก็ลดลง

      ลองนึกถึงรถไฟกำลังวิ่งเข้ามาใกล้เรา แล้วเจ้าหน้าที่บนรถไฟเปิดหวูด เมื่อรถไฟมาถึงคุณจะได้ยินเสียงหวูดรถไฟเป็นเสียงสูง เมื่อรถไฟวิ่งผ่านคุณ คุณจะได้ยินเสียงหวูดรถไฟเริ่มเปลี่ยนเป็นเสียงต่ำ และค่อย ๆ ดังน้อยลงไปเรื่อย ๆ เมื่อวิ่งห่างออกไป

รูปการเปลี่ยนระดับดอพเพลอร์ของรถไฟเข้ามาใกล้ และออกห่าง

ที่มา :  https://www.sonomedicine.com

          วิดีโอปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ที่เกิดจากรถไฟ

      อีกตัวอย่างหนึ่ง หากคุณมีโอกาสเข้าไปดูในสนามแข่งรถ สามารถได้ยินการเปลี่ยนแปลงของเสียงรถอย่างชัดเจน ในขณะที่รถแข่งขับผ่านตำแหน่งที่คุณยืนอยู่

วิดีโอปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ในสนามแข่งรถ

      และอีกตัวอย่าง ก็คือ เสียงไซเรนของรถพยาบาล หรือรถดับเพลิง เมื่อรถวิ่งมา และผ่านคุณไป  

วิดีโอรถพยาบาลขณะแล่นผ่านคนถ่าย

      ผู้เขียนมั่นใจว่าในช่วงชีวิตหนึ่งของคนเรา เราจะเคยได้ยินเสียงแบบนี้มาบ้าง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ดอพเพลอร์ของเสียง

      ทีนี้เราจะเลียนแบบดอพเพลอร์ชิปของเสียง ไปเป็นการเปลี่ยนแปลงของดอพเพลอร์ที่เกิดขึ้นมีผลต่อแสง (การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ในลักษณะเดียวกันกับเสียงบ้าง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างหนึ่งเลยทีเดียว

รูปนำปรากฏการดอพเพลอร์มาใช้กับแสง

ที่มา :  https://d2jmvrsizmvf4x.cloudfront.net

      การเปลี่ยน หรือการยกระดับจะไม่ช่วยให้คุณสามารถระบุได้ว่าแหล่งกำเนิดแสงกำลังเข้ามาใกล้คุณ หรือไม่ ถ้าหากคุณกำลังเข้าหาต้นทาง และในทางกลับกัน สำหรับการเคลื่อนที่ นี้ถูกกล่าวไว้ในรูป ด้านล่าง

รูปปรากฏการดอพเพลอร์ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

      ในรูปด้านบน คุณสามารถเห็นแหล่งกำเนิดแสงแบบอยู่กับที่กำลังเปล่งแสงในทุกทิศทาง ในรูปที่สองจะเห็นว่าแหล่งกำเนิด S กำลังเคลื่อนที่ไปทางขวามือ และคลื่นแสงก็จะถูกเลื่อนไป (คล้ายกับว่าด้านหน้าถูกบีบอัด แล้วลากไปทางด้านหลัง) ถ้าคุณเข้าใกล้แหล่งกำเนิดแสง หรือแหล่งกำเนิดแสงเข้าใกล้คุณ ความถี่ของแสงจะเพิ่มขึ้น (สังเกตได้ว่าคลื่นด้านหน้าอยู่ใกล้ชิดกันมากกว่าด้านหลัง)

      สิ่งตรงกันข้ามจะเป็นจริงสำหรับแหล่งกำเนิดแสงที่กำลังเคลื่อนที่ไปจากคุณ หรือที่กำลังเคลื่อนที่ออกไป ความสำคัญของการเปลี่ยนแปลงความถี่ คือถ้าความถี่เพิ่มขึ้น จากนั้นเวลาที่ใช้สำหรับรอบวัฏจักรที่สมบูรณ์ (การสั่น (Oscillation)) น้อยลง ในทำนองเดียวกัน ถ้าความถี่ลดลง เวลาที่ใช้สำหรับรอบวัฏจักรที่สมบูรณ์ก็จะมีค่ามากขึ้น

      ตอนนี้ขอนำข้อมูลไปใช้กับเรื่อง ทวิน พาราด๊อก จำได้ว่าอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) เดินทางออกจาก แชท (อยู่บนพื้นโลก)  ที่ความเร็ว 60% ของความเร็วแสง

      ที่เลือกความเร็วขนาดนี้ ก็เนื่องจากอัตราส่วนการเปลี่ยนดอพเพลอร์ จะเป็น 2 เท่า เมื่อเข้าใกล้แหล่งกำเนิด และเหลือเป็น ½ เท่า เมื่อออกไปจากแหล่งกำเนิด ซึ่งหมายความว่าหากแหล่งใกล้คุณ ความถี่จะปรากฏขึ้นเป็นสองเท่า (เวลาจะลดลงครึ่งหนึ่ง) และหากแหล่งกำเนิดที่อยู่ห่างจากคุณ ความถี่จะปรากฏครึ่งหนึ่ง (เวลาดังกล่าวเป็นสองเท่า)

      ในทำนองเดียวกัน หากเพิ่มความเป็นเป็น 80% ของความเร็วแสง จะนำไปสู่การเปลี่ยนดอพเพลอร์เป็น 3 เท่า เมื่อเข้าใกล้แหล่งกำเนิด และ 1/3 เท่าเมื่อออกไปจากแหล่งกำเนิด

      โปรดจำไว้ว่าทิศทางของการเปลี่ยนแปลงนั้น จะขึ้นอยู่กับทิศทางของแหล่งกำเนิดในขณะที่แถบความกว้างของการเปลี่ยนแปลงก็จะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของแหล่งกำเนิด

ในหัวข้อต่อไปเราจะไปดูเรื่อง การเปลี่ยนดอพเพลอร์ หรือดอพเพลอร์ชิป

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ผู้นำ

มิใช่ผู้ที่อยากจะเดินนำคนอื่น

แต่เป็นผู้ที่

ผู้อื่นอยากเดินตาม”

เล่าปี่

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>