5. Эффект Доплера

Эффектом Доплера называют изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем, вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

При одновременном сближении источника волн и наблюдателя воспринимается частота

, (4)

При одновременном удалении источника волн и наблюдателя воспринимается частота

, (5)

где с – скорость распространения УЗ волны, скорость наблюдателя, скорость источника, частота излучения источника, частота воспринимаемых волн.

Эффект Доплера используют для определения скорости кровотока.

Используется техническая система, содержащая генератор 1 электрических колебаний УЗ-частоты (рис.4), излучатель УЗ 2, устройство сравнения частот 3. УЗ-волна 4 проникает в кровеносный сосуд 5 и отражается от движущихся эритроцитов 6. Отраженная УЗ-волна 7 попадает в приемник 8, где преобразуется в электрическое колебание и усиливается.

Рис.4

Если генератор излучает УЗ, который падает на эритроцит, то , , и используя формулу (4), имеем

' = , (6)

где ' – частота волн, воспринимаемых приемником (в данном случае – эритроцитом).

Дальше рассмотрим УЗ волну, отраженную от эритроцита, который теперь станет источником УЗ: , , тогда

''= '= , (7)

где ''- частота, воспринимаемая приемником.

Сдвиг частот равен:

Δ = ''- =

,

Так как с >>υ _0, то

_{Δ ,} (8)

а скорость кровотока равна

, (9)

Δ называется доплеровским сдвигом частоты.

3. Цель деятельности студентов на занятии:

Студент должен знать:

1.Физическую природу ультразвуковых волн.

2.Методы получения ультразвука.

3.Применение ультразвука в медицине и фармации.

4. Метод ультразвуковой эхолокации.

Студент должен уметь:

1. Выводить формулу для определения скорости кровотока.

2.Объяснить метод получения УЗ с помощью явления обратного пьезоэффекта .

3. Объяснять метод ультразвуковой эхолокации.

4. Решать ситуационные задачи.

4. Содержание обучения:

1. Границы ультразвуковых частот.

2. Ультразвук в природе.

3. Искусственные источники ультразвука.

4. Действие ультразвука на вещество.

5. Использование ультразвука в медицине.

6. Воздействие ультразвука на биологические объекты.

7. Ультразвуковая эхолокация.

8. Эффект Доплера. Использование эффекта Доплера в медицине.

9. Решение ситуационных задач.

5. Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

1.Что такое ультразвук? Чем обусловлены границы УЗ частот?

2. Какими специфическими особенностями обладает ультразвук?

3. Приведите примеры УЗ в природе.

4. Как получить ультразвук?

5. Как воздействует ультразвук на вещество?

6. Запишите формулу для предела разрешения УЗ-эхолокатора.

6. Что называют эффектом Доплера?

6. Перечень вопросов для проверки конечного уровня знаний:

1. Объясните явление обратного пьезоэлектрического эффекта.

2. В чем заключается явление магнитострикции?

3. Объясните суть эффекта Доплера для механических волн.

4.Как применяется ультразвук в диагностических и лечебных целях?

5.Опишите метод ультразвуковой эхолокации.

6.Выведите формулу для определения скорости кровотока.