Допплер ученый что изобрел
Доплер, Кристиан
австрийский математик и физик, профессор, первый директор Института физики Венского университета, почётный доктор Пражского университета, член Королевского научного общества Богемии и Венской академии наук
Кристиан Андреас Доплер (нем. Christian Doppler (/dplr/); 1803—1853) — австрийский математик и физик, профессор, первый директор Института физики Венского университета, почётный доктор Пражского университета, член Королевского научного общества Богемии и Венской академии наук. Наиболее известен своими исследованиями в области акустики и оптики, он первым обосновал зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Физический эффект, открытый Доплером, является неотъемлемой частью современных теорий о происхождении Вселенной (таких как теория Большого взрыва и красного смещения), используется в прогнозировании погоды, в изучении движения звёзд и диагностике сердечно-сосудистых заболеваний, лежит в основе функционирования радаров и систем навигации.
Биография
Происхождение и образование
Кристиан Доплер родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге в семье Иоганна (1766—1823) и Терезы Доплеров. У них было пятеро детей: Иоганн, Катарина, Терезиа, Кристиан и Анна. Отец Доплера был каменотёсом и занимался поставкой мраморных плит и алтарей в Аугсбург, Мюнхен, Линц, Вену и Штирию, а также для резиденции Людвига I Баварского. Кристиан рос в среде каменщиков и с ранних лет учился этому ремеслу.
В детстве Доплер посещал начальную школу в Зальцбурге и среднюю школу в Линце, во время учёбы в которых проявил выдающиеся способности к математике. В 1822—1825 годах Доплер, по рекомендации профессора математики Зальцбургского лицея, учился в Венском политехническом институте.
В 1825 году он вернулся в родной Зальцбург и прослушал курс лекций по философии в Зальцбургском лицее. Около года Доплер зарабатывал на жизнь уроками физики и математики в колледже Святого Руперта, после чего изучал высшую математику, механику и астрономию в Венском университете.
Научная деятельность
В 1829 году Доплер получил должность ассистента профессора высшей математики и механики Венского университета Адама вон Бёрга. За время работы в Венском университете он опубликовал четыре статьи по математике, первая из которых называлась «Вклад в теорию параллелей». В университете Доплер так и не смог получить академическую должность и начал поиски другого места работы. Он подавал заявления в институты Линца, Любляны, Вены, Цюриха, Праги, однако ему было отказано. С 1833 года учёный в течение полутора лет работал клерком на хлопчатобумажной фабрике в Зальцбурге. Из-за невозможности профессиональной реализации Доплер решил эмигрировать в Соединённые Штаты Америки и обратился к американскому консулу в Мюнхене с вопросами о возможности эмиграции и преподавательской деятельности в США. Но в это же время он получил два предложения в Европе и принял одно из них.
30 апреля 1835 года Доплер стал учителем элементарной математики и вычислений в Государственной средней школе в Праге. Помимо работы в школе, с 1836 года Доплер преподавал по несколько часов в неделю в Пражском политехническом институте. В период с 1835 по 1841 годы Доплер проводил много времени в тесных и душных аудиториях, он читал лекции примерно 400 студентам. Современники полагали, что именно в эти годы он заболел лёгочным туберкулёзом, от которого впоследствии умер.
В марте 1841 года Доплер получил должность профессора практической геометрии и элементарной математики в Пражском политехническом институте. Несмотря на состояние здоровья и изматывающую преподавательскую деятельность, Доплер продолжал интенсивно занимался наукой. Его научные интересы лежали в таких областях физики как оптика и акустика. Он опубликовал новый метод определения расстояний, исследовал аберрации света, работал над теорией микроскопа и теорией цветов, устройством оптического дальномера, предложил применение фотографических методов в астрономии. Он также исследовал электричество и магнетизм, изменение магнитного склонения со временем.
25 мая 1842 года на заседании отделения естественных наук Королевского научного общества Богемии в Праге он представил статью, которая впоследствии сделала его широко известным — «О цветном свете двойных звезд и некоторых других звезд на небесах» (нем. «ber das farbige Licht der Doppelstern und einiger anderer Gestirne des Himmels»). Эта статья была опубликована в трудах Общества в следующем году. Исходя из собственных наблюдений за волнами на воде, Доплер предположил, что подобные явления происходят в воздухе с другими волнами. На основании волновой теории он вывел, что приближение источника света к наблюдателю увеличивает наблюдаемую частоту, отдаление уменьшает её. Доплер теоретически обосновал зависимость частоты звуковых и световых колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Это явление впоследствии было названо его именем — эффектом Доплера.
Открытие эффекта Доплера
Кристиан Доплер, уроженец Австрии, был учителем математики, он хотел полностью понять геометрию и математические концепции, которым он учил. В 1820-х и 30-х годах он занимал преподавательские должности и уходил с них. Допплеру посчастливилось получить место для преподавания математики в Венском политехническом институте в 1838 году.
К концу 1830-х годов поезда, способные развивать скорость свыше 50 км в час, мчались по сельской местности. Эти поезда сделали звуковое явление заметным впервые. Никогда прежде люди не путешествовали быстрее, чем медленная рысь лошади. Поезда позволяли людям замечать влияние движения объекта на звуки, производимые объектом.
Доплер внимательно наблюдал за проходящими поездами и начал рассуждать о том, что вызвало звуковые сдвиги, которые он наблюдал. К 1843 году Доплер расширил свои идеи, включив световые волны, и разработал общую теорию, в которой утверждалось, что движение объекта либо увеличивает, либо уменьшает частоту звука и света, производимых им, как измеряется стационарным наблюдателем. Доплер утверждал, что этот сдвиг может объяснить красный и синий оттенок света отдаленных двойных звезд.
В статье, которую он представил Богемскому научному обществу в 1844 году, Доплер представил свою теорию о том, что движение объектов, движущихся к наблюдателю, сжимает звуковые и световые волны, так что они, по-видимому, переходят в более высокий тон и в более высокочастотный цвет (синий). Обратное произошло, если объект удалялся (смещение в сторону красного). Он утверждал, что это объясняет часто наблюдаемый красный и синий оттенок света многих далеких звезд. На самом деле он был неправ. Хотя это технически правильно, этот сдвиг был бы слишком мал, чтобы его инструменты могли его обнаружить.
Допплеру было предложено доказать свою теорию. Поскольку телескопы и измерительное оборудование не были достаточно сложными, он решил продемонстрировать свой принцип со звуком.
В своем знаменитом эксперименте 1845 года он посадил музыкантов в железнодорожный поезд, сыграв одну ноту на их трубах. Другие музыканты, выбранные за их совершенную высоту, стояли на платформе станции и записывали, какую ноту они услышали, когда поезд подошел, а затем отступил. То, что записывали слушатели, было сначала немного выше, а затем немного ниже, чем-то, что фактически играли движущиеся музыканты.
Доплер повторил эксперимент со второй группой трубачей на платформе станции. Они и движущиеся музыканты играли ту же ноту. Слушатели четко слышали, что ноты звучали по-разному. Движущиеся и неподвижные ноты, казалось, мешали друг другу, настраивая пульсирующий ритм.
Доказав существование своего эффекта, Допплер назвал его доплеровским сдвигом. Однако он никогда не наслаждался славой, которую искал. Он умер в 1853 году, когда научное сообщество начало признавать и осознавать ценность его открытия.
Эффект Доплера — одна из самых мощных и важных концепций, когда-либо открытых для астрономии. Это открытие позволило ученым измерить скорость и направление звезд и галактик за много миллионов световых лет. Это открыло тайны далеких галактик и звезд и привело к открытию темной материи и фактического возраста и движения вселенной. Открытие Доплера было использовано в исследовательских работах десятка научных областей.
Доплер, Кристиан
физика (оптика и акустика)
Кристиан Доплер (нем. Christian Doppler ; 29 ноября 1803, Зальцбург — 17 марта 1853, Венеция) — австрийский физик.
В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года — профессор Горной и Лесной академий в Хемнице, с 1848 года — член Венской Академии Наук, с 1850 — профессор Венского университета и директор первого в мире Физического института, созданного при Венском университете по его инициативе.
Научные интересы Кристиана Доплера лежали в таких областях физики как оптика и акустика. Основные труды выполнены по аберрации света, теории микроскопа и оптического дальномера, теории цветов и некоторым другим темам. В 1842 Доплер теоретически обосновал зависимость частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Это явление впоследствии было названо его именем (эффект Доплера).
В 1848 году эффект Доплера был уточнен французским физиком Арманом Физо, а в 1900 году — и экспериментально проверен А. А. Белопольским на лабораторной установке. Принцип Доплера получил многочисленные применения в астрономии для измерений скоростей движения звезд вдоль луча зрения и их вращения вокруг оси, турбулентных потоков в солнечной фотосфере и пр., а затем и в самых разнообразных областях физики и техники (вплоть до радаров, используемых ГИБДД).
Умер Кристиан Доплер 17 марта 1853 года в Венеции и похоронен на кладбище на острове Сан-Микеле.
См. также
 |
Полезное
Смотреть что такое «Доплер, Кристиан» в других словарях:
Доплер Кристиан — Допплер (Doppler) (1803 1853), австрийский физик и астроном. В 1842 указал на существование эффекта, названного позже его именем. * * * ДОПЛЕР Кристиан ДОПЛЕР (Допплер) (Doppler) Кристиан (1803 53), австрийский физик и астроном. В 1842 указал на… … Энциклопедический словарь
Доплер Кристиан — Доплер (Doppler) Кристиан (29.11.1803, Зальцбург, ‒ 17.3.1853, Венеция), австрийский физик и астроном, член Венской АН (1848). Учился в Зальцбурге и Вене. С 1847 профессор Горной и Лесной академий в Хемнице, с 1850 профессор Политехнического… … Большая советская энциклопедия
Доплер Кристиан — Кристиан Допплер (нем. Christian Doppler) родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года профессор Горной и Лесной… … Википедия
Кристиан Доплер — (нем. Christian Doppler) родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года профессор Горной и Лесной академий в Хемнице, с… … Википедия
Кристиан Допплер — Кристиан Доплер (нем. Christian Doppler) родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года профессор Горной и Лесной академий … Википедия
ДОПЛЕР (Doppler) Кристиан — ДОПЛЕР (Допплер) (Doppler) Кристиан (1803 53) австрийский физик и астроном. В 1842 указал на существование эффекта, названного позже его именем … Большой Энциклопедический словарь
ДОПЛЕР — (Doppler) Кристиан Иоганн (1803 53), австрийский физик и математик, получил образование в Зальцбурге и Вене, с 1850 г. преподавал физику в Вене. Прославился открытием ДОПЛЕРОВСКОГО ЭФФЕКТА. Первым описал его в статье о ДВОЙНЫХ ЗВЕЗДАХ,… … Научно-технический энциклопедический словарь
Доплер — Кристиан Допплер (нем. Christian Doppler) родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года профессор Горной и Лесной… … Википедия
Доплер К. — Кристиан Допплер (нем. Christian Doppler) родился 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В 1825 году окончил Политехнический институт в Вене, с 1835 по 1847 год работал в Чешском техническом университете, с 1847 года профессор Горной и Лесной… … Википедия
Доплер, Допплер (Doppler) Кристиан — (18031853), австрийский физик и астроном. В 1842 обосновал явление изменения частоты акустических и оптических колебаний при движении источника колебаний и наблюдателя относительно друг друга (эффект Доплера) … Большой Энциклопедический словарь
Эффект Доплера для чайников: суть явления, применение, формула
Эффект Доплера – важнейшее явление в физике волн. Прежде чем перейти напрямую к сути вопроса, немного вводной теории.
Колебание – в той или иной степени повторяющийся процесс изменения состояния системы около положения равновесия. Волна — это колебание, которое способно удаляться от места своего возникновения, распространяясь в среде. Волны характеризуются амплитудой, длиной и частотой. Звук, который мы слышим — это волна, т.е. механические колебания частиц воздуха, распространяющиеся от источника звука.
Вооружившись сведениями о волнах, перейдем к эффекту Доплера. А если хотите узнать больше о колебаниях, волнах и резонансе — добро пожаловать в отдельную статью нашего блога.
Суть эффекта Доплера
Самый популярный и простой пример, объясняющий суть эффекта Доплера – неподвижный наблюдатель и машина с сиреной. Допустим, вы стоите на остановке. К вам по улице движется карета скорой помощи со включенной сиреной. Частота звука, которую вы будете слышать по мере приближения машины, не одинакова.
Сначала звук будет более высокой частоты, когда машина поравняется с остановкой. Вы услышите истинную частоту звука сирены, а по мере удаления частота звука будет понижаться. Это и есть эффект Доплера.
Эффект Доплера
Частота и длина волны излучения, воспринимаемого наблюдателем, изменяется вследствие движения источника излучения.
Если у Кэпа спросят, кто открыл эффект Доплера, он не задумываясь ответит, что это сделал Доплер. И будет прав. Данное явление, теоретически обоснованное в 1842 году австрийским физиком Кристианом Доплером, было впоследствии названо его именем. Сам Доплер вывел свою теорию, наблюдая за кругами на воде и предположив, что наблюдения можно обобщить для всех волн. Экспериментально подтвердить эффект Доплера для звука и света удалось позднее.
Выше мы рассмотрели пример Эффект Доплера для звуковых волн. Однако эффект Доплера справедлив не только для звука. Различают:
Именно эксперименты со звуковыми волнами помогли дать первое экспериментальное подтверждение этому эффекту.
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
Применение эффекта Доплера
Одно из наиболее широко известных применений – определение скорости движения объектов при помощи датчиков скорости. Радиосигналы, посылаемые радаром, отражаются от машин и возвращаются обратно. При этом, смещение частоты, с которой сигналы возвращаются, имеет непосредственную связь со скоростью машины. Сопоставляя скорость и изменение частоты, можно вычислять скорость.
Эффект Доплера широко применяется в медицине. На нем основано действие приборов ультразвуковой диагностики. Существует отдельная методика в УЗИ, называемая доплерографией.
Эффект Доплера также используют в оптике, акустике, радиоэлектронике, астрономии, радиолокации.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
При наблюдении удаленных галактик наблюдается красное смещение – сдвиг спектральных линий в красную сторону спектра. Объясняя красное смещение при помощи эффекта Доплера, можно сделать вывод, согласующийся с теорией: галактики удаляются друг от друга, Вселенная расширяется.
Красное и синее смещение при приближении и отдалении объектов
Формула для эффекта Доплера
Когда теорию эффекта Доплера подвергали критике, одним из аргументов оппонентов ученого был факт, что теория помещалась всего на восьми листах, а вывод формулы эффекта Доплера не содержал громоздких математических выкладок. На наш взгляд, это только плюс!
Здесь w – частота, которую будет фиксировать приемник.
Релятивистский эффект Доплера
В отличие от классического эффекта Доплера при распространении электромагнитных волн в вакууме для расчета эффекта Доплера следует применять СТО и учитывать релятивистское замедление времени. Пусть света – с, v – скорость источника относительно приемника, тета – угол между направлением на источник и вектором скорости, связанным с системой отсчета приемника. Тогда формула для релятивистского эффекта Доплера будет иметь вид:
Кристиан Доплер — биография
Кристиан Допплер
Имя австрийского физика Кристиана Допплера стало нарицательным в сфере неинвазивных диагностических методов. Несмотря на это, основные биографические вехи этого человека, так много давшего медицине, мало известны широкому кругу медиков, занимающихся ультразвуковой диагностикой, основанной на физическом эффекте, носящем имя Допплера.
Кристиан Андреас Допплер появился на свет 29 ноября 1803 года в Зальцбурге. В возрасте девятнадцати лет его отправили в Политехнический Институт в Вену, где на протяжении 3 лет он получил образование по математике и физике и продолжил его в течение двух последующих лет на родине, в Зальцбурге.
Следующие четыре года (1829 — 1833) он являлся ассистентом высшей математики в Политехническом Институте в Вене, где в 1831 году написал первую из 51 научной публикации, которую озаглавил: «Вклад в теорию параллелей». Как и все ранние публикации Допплера, данная статья носила сугубо математический характер. Работы по физике были написаны Допплером позднее.
Последующие годы (1833 — 1835) стали наиболее неудачными в карьере Допплера. На протяжении 1,5 лет он работал клерком на хлопчатобумажной фабрике «Вайстель и К» под Бруком. В возрасте тридцати двух лет Допплер решил эмигрировать в США. Он уже обратился к консулу США в Мюнхене за визой, когда в 1835 году ему сделали предложение сразу 2 учебных института.
Допплер согласился стать профессором элементарной математики и вычислений в Государственной средней школе в Праге, отклонив предложение из Берна в Швейцарии, хотя именно этот город, а не Прага, был родиной принципа Допплера (а также и первого транскраниального ультразвукового прибора через сто сорок лет).
Годом позже Допплер занял дополнительную должность профессора высшей математики в Техническом институте в Праге. Современники считали, что именно в эти годы он заболел легочным туберкулезом, от которого впоследствии скончался. На специальной сессии Имперской Академии наук в Вене в 1853 году, которая была проведена в память о Кристиане Допплере, было сказано, что «..его, без сомнения, очень сильный организм не смог выдержать нагрузку стольких часов лекций в маленьких комнатах, заполненных студентами».
6 марта 1841 года Допплер стал профессором математики и практической геометрии в Техническом институте в Праге и в этой должности 25 мая 1842 года он представил статью, которая в скором времени сделала его знаменитым, — «О цветном свете двойных звезд и некоторых других звезд на небесах» — на заседании Отделения естественных наук Королевского Научного общества Богемии в Праге. Данная статья была опубликована в трудах Общества в следующем году.
Через двенадцать лет Допплер покинул Прагу, чтобы стать 23 октября 1847 года профессором математической физики и механики в Горной Академии в Шем-нитце. Однако не прошло и 2 лет, как волнения, сопровождавшие Венгерскую революцию, заставили Допплера приехать в Вену. Тут он занял пост профессора практической геометрии в Политехническом Институте, где в свое время начинал академическую карьеру.
После презентации своей статьи Допплера избрали членом Королевского Научного общества Богемии. Он был удостоен почетного звания доктора Пражского университета в 1847 году, а в 1848 году его избрали членом Академии Наук в Вене.
В 1850-м профессор Кристиан Допплер достиг вершины академической карьеры. Указом Императора Франца Иосифа I от 17 января он возглавил кафедру экспериментальной физики в Венском университете и стал первым директором Института Физики, основанного им в Венском Университете (примечательно, что в числе учеников Допплера в этот период был Грегор Мендель, отец современной генетики, изучавший в 1851-1853 годах физику). Кристиану Допплеру не хватило 2-х лет для создания нового института. Уже в ноябре 1852 года ему пришлось отправиться на лечение в Венецию, где после 5 месяцев болезни 17 марта 1853 года Кристиан Допплер умер…
В статье, появившейся в 1846 году, Допплер написал о своем принципе следующее пророчество: «Я все еще верю, и даже сильнее, чем когда-либо, что когда-то данная теория будет желанной помощью для астрономов, исследующих явления во Вселенной… Большой интерес, который уже вызвала данная теория, наполняет меня радостной надеждой, что ее миновала опасность быть отложенной в сторону, непроверенной, незамеченной или преданной забвению.»
Пророчество Допплера полностью оправдалось. На основе его теории провели измерение параметров вращения Солнца и планет, колец Сатурна, благодаря чему удалось уточнить их структуру и т.д. К неастрономическим приложениям принципа Допплера относятся измерения траектории спутников, контроль за термоядерными реакциями. Принцип Допплера широко используется в воздушной навигации. Наконец, широкое применение принцип Допплера получил в медицинской сфере. В частности, на нем основано большое количество современных приборов ультразвуковой диагностики сосудов и сердца.