250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 92)

Hiệu ứng Doppler

1842

Christian Andreas Doppler (1803–1853), Christophorus Henricus Diedericus Buys Ballot (1817–1890)

“Khi viên sĩ quan cảnh sát nhắm một khẩu súng radar hay một chùm laser vào một ô tô vừa chạy qua,” nhà báo Charles Seife viết, “thật ra anh ta đang đo xem chuyển động của ô tô đang làm nén bức xạ phản xạ [thông qua hiệu ứng Doppler] đến mức nào. Bằng cách đo độ nén đó, anh ta có thể tính ra chiếc ô tô đang chạy nhanh bao nhiêu, và chìa cho người lái xe một biên lai phạt 250 đô. Khoa học chẳng tuyệt vời chút nào nhỉ?”

Hiệu ứng Doppler, mang tên nhà vật lí Áo Christian Doppler, ám chỉ sự biến thiên tần số của một sóng đối với một nhà quan sát khi nguồn sóng chuyển động so với nhà quan sát đó. Ví dụ, giả sử một ô tô đang chạy trong khi còi xe đang réo thì tần số âm thanh bạn nghe được sẽ cao hơn (so với tần số thật sự phát ra) khi ô tô đang chạy về phía bạn, tại thời khắc nó đi qua bạn cũng thế, và tần số sẽ thấp hơn khi ô tô chạy ra xa bạn. Mặc dù chúng ta thường nghĩ tới Hiệu ứng Doppler ứng với âm thanh, song nó cũng ứng với mọi sóng, bao gồm cả ánh sáng.

Vào năm 1845, nhà khí tượng học và hóa lí học người Hà Lan C. H. D. Buys Ballot đã tiến hành một trong những thí nghiệm đầu tiên xác thực ý tưởng của Doppler về sóng âm. Trong thí nghiệm đó, một đoàn tàu chở các tay kèn trumpet chơi một nốt đều đều trong khi các nhạc sĩ khác đứng bên đường ray vểnh tai lên nghe. Với những nhà quan sát hoàn hảo như thế, Buys Ballot đã chứng minh sự tồn tại của Hiệu ứng Doppler, sau đó ông còn suy luận ra một công thức.

Đối với nhiều thiên hà, vận tốc lùi ra xa của chúng có thể được ước tính từ độ lệch đỏ của thiên hà, đó là sự tăng biểu kiến bước sóng (hay sự giảm tần số) của bức xạ điện từ thu nhận được bởi một nhà quan sát trên Trái đất so với bức xạ được nguồn đó phát ra. Sở dĩ có sự lệch đỏ như thế là do bởi các thiên hà đang chuyển động ra xa thiên hà của chúng ta ở tốc độ cao khi không gian dãn nở. Sự biến thiên bước sóng ánh sáng do chuyển động tương đối của nguồn sáng và máy thu là một ví dụ khác của Hiệu ứng Doppler.

Chân dung Christian Doppler, ở trang đầu bản in lại quyển Über das farbige Licht der Doppelsterne (Về ánh sáng phân màu của các sao đôi) của ông.

XEM THÊM. Nghịch lí Olbers (1823), Định luật Hubble về Vũ trụ dãn nở (1929), Quasar (1963), Tốc độ Tornado nhanh nhất (1999).

Hình dung một nguồn âm thanh hay ánh sáng đang phát ra một tập hợp sóng cầu. Khi nguồn chuyển động từ phải sang trái, một nhà quan sát ở bên trái nhìn thấy sóng bị nén lại. Một nguồn đang tiến tới sẽ bị lệch xanh (bước sóng ngắn hơn).

250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí
Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Bài trước | Bài kế tiếp