도플러효과 예비보고서

목차

1.실험 제목

2.실험 날짜

3.실험 목적

4.실험 장치 및 부품

5.실험 이론

6.실험 방법

7.예비 고찰

본문내용

+)피크를 붉은 색으로, 파의 (-)피크를 푸른색으로 나타내었다. 이 주기는 관측자 입장에서는 시간팽창이 되어 이된다. 이때 관측자가 측정하는 주기를 계산해 보자.
마지막 펄스는 거리를 달려서 관측자의 수신기에 파가 도달한다. 파원의 시계가 0일때 관측자의 시계를 동시에 0으로 일치시키도록 하자. 그러면 0초에 발사된 파는 시간에, 다음 주기에 발사된 파는 에 도달한다면 이들의 값은 다음과 같을 것이다.
이 두 시간간격이 바로 측정기에서 관측하게 되는 주기가 되어 다음과 같이 계산된다.
한편 진동수의 관계식은
때때로 광속에 대한 상대 속도 로 상대론적인 관계식을 표현한다.
여기서 유도한 식들은 모두 파원이 다가오는 경우로 진동수가 증가하고 파장은 줄어든다. 파원이 멀어지고 있다면 값이나 β값이 (-)가 되어 진동수는 줄어든다.
광원으로부터 멀어지는 관측자
총 시간 간격은
이므로
진동수 는 다음과 같다.
광원과 자신 사이를 잇는 직선에 직교인 방향으로 운동하는 관측자
일반 파동이나 빛의 경우 파동이 관측자를 향해서 다가오거나 멀어지는 경우로서 수식으로 유도하기 쉽고, 그 효과가 극대로 나타나는 경우였다. 그러나 파원이 관측점으로부터 가로방향으로 운동하고 있다면 일반 파동의 경우에는 그 효과가 당연히 나타나지 않을 것이나 빛의 경우에는 그렇지 않다. 따라서 관측자가 관측한 진동수는
이며 관측된 파장 는 광원의 파장 보다 항상 작다.
6.실험 방법
(1) 아래 그림과 같이 실험 장치를 설치한다.
(2) 마차의 속력을 변화 시켜가며 진동수를 관찰한다.
7.예비 고찰
도플러 효과에 의한 주파수의 변화는 파동의 전파속도와 파원에 대한 관측자의 상대속도에 의존하며, 파동속도에 대하여 파원과 관측자 사이의 상대속도가 아주 작은 경우에는 관측하기 어려울 것이다. 그래서 이 실험에서는 빠른 속력으로 마차가 가지 않으면 정확한 실험이 이루어 질 수 없을 것이다. 그러나 전파속도가 큰 광파나 전파는 물리적 매질이 존재하지 않으므로 그 파원이 매우 빠른 속도로 운동하는 경우에는 정확한 실험값을 얻을 수 있을 것이다.
그리고 또 아주 조용한 곳에서만 해야 잡음이 없이 정확한 실험값을 얻을 것이다.
8.참고 문헌
김기식 외, 대학 물리학』,인하대학교 출판부, 2001.
David Halliday, Robert Resnick, 『물리학 총론』, 1987, 김종오 역
Arthur Beiser,현대 물리학,교보 문고,1998.

키워드

도플러효과,   소리,   관측자,   음원,   파원