Hiệu ứng Dopler và cuộc đời Christian Andreas Doppler
Bạn có biết? Hôm nay là ngày sinh nhật của nhà toán học kiêm vật lý - Christian Andreas Doppler. Ông sinh ngày 29 tháng 11 năm 1803 và lớn lên ở tiểu bang Salzburg thuộc nước Cộng hòa Áo (cũng là nơi sinh sống của thiên tài nhạc sĩ Mozart). 
Cuối những năm 30 của thế kỷ XIX, xe lửa có vận tốc 30 dặm/giờ đã có mặt khắp các con đường ở nông thôn. Trước đó, tốc độ di chuyển của con người vẫn chưa vượt qua được tốc độ của những con ngựa chậm chạp. Sau khi xe lửa ra đời, người ta liền chú ý đến sự chuyển động của vật thể gây ra ảnh hưởng đối với những âm thanh do vật thể phát hiện ra.
Christian Doppler quan sát rất kỹ sự vận động của xe lửa, ông bắt đầu suy đoán cái gì đã dẫn đến sự thay đổi những âm thanh mà ông quan sát được.
Vào ngày 2 tháng 5 năm 1842, khi đã 39 tuổi, ông xuất bản tác phẩm nổi tiếng nhất của ông, với tựa đề:
"Über das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels" (Ánh sáng màu của các ngôi sao đôi và về những ngôi sao khác trên bầu trời).
Có một ấn bản sao chép với bản dịch sang tiếng Anh của Alec Eden.
Nhờ sự thay đổi cao độ của âm thanh khi tiến lại gần và rời xa người quan sát, ông đã liên tưởng tới việc giải thích sự thay đổi màu sắc của các sao đôi bằng nguyên tắc của tần số bước sóng của một nguồn đối với người quan sát phụ thuộc vào vận tốc tương đối giữa người quan sát và nguồn phát sóng đó. Trong cặp sao đôi quay quanh nhau, một trong hai ngôi sao đó sẽ có xu hướng xích lại gần Trái Đất và ngôi sao còn lại thì rời xa Trái Đất, được nửa chu kỳ thì điều tương tự lại xảy ra ngược lại.
Ông đưa ra lý luận phổ biến rằng: - Đối với người quan sát đứng yên không chuyển động thì sự chuyển động của vật thể sẽ dẫn đến sự biến đổi tần số của ánh sáng và âm thanh do vật sinh ra, tần số này hoặc là cao lên hoặc là thấp đi. Christian Doppler khẳng định chính sự biến đổi này đã giải thích được màu đỏ và màu xanh của các ngôi sao xa xôi, ngôi sao nào chuyển động gần về phía trái đất thì tần số ánh sáng sẽ giảm và nó mang màu gần xanh, và ngược lại thì mang màu gần đỏ
Tác phẩm được xuất bản vào năm 1843, và tới năm 1844, Christian Doppler đã trình lên Hiệp hội khoa học Bohemian lý luận của mình về sự thay đổi màu sắc. Nếu như nói một cách chuẩn xác thì Christian Doppler đã đúng, nhưng ở vào thời đại của ông thì máy móc không thể nào quan sát được sự biến đổi siêu nhỏ này.
Người ta yêu cầu Christian Doppler phải chứng minh được lý luận của mình, nhưng ông lại không có cách nào có thể lấy ánh sáng để chứng minh, bởi vì kính viễn vọng và các thiết bị thời đó không đủ hiện đại. Do vậy mà Christian Doppler quyết định mượn âm thanh để giải thích nguyên lý của mình.
Thí nghiệm năm 1845 của Christian Doppler đã mang lại cho ông sự nổi tiếng. Ông mời một nhạc công đứng lên trên xe lửa, dùng kèn trumpet tấu một bản nhạc. Trên sân ga là một số các nhạc sĩ khác rất giỏi cảm âm các giai điệu, họ đã kí lại những nhạc điệu nghe được mỗi khi xe lửa tiến lại gần và lùi ra xa ga. Quả thực là giai điệu mà các nhạc sĩ nghe được có tone cao hơn khi toa xe lửa tiến lại gần họ, chứng tỏ là lý luận của Christian Doppler đúng.
Sau khi Christian Doppler chứng minh sự tồn tại của hiệu ứng này, ông đã đặt tên cho nó là hiệu ứng Doppler.
Công thức tính sự thay đổi tần số ℐ khi vận tốc khi vận tốc thay đổi
Bia tưởng niệm Doppler
Doppler từ trần vào ngày 17 tháng 3 năm 1853.
Sau này khi mà các thiết bị công nghệ nghiên cứu thiên văn học cho phép con người quan sát tốt hơn, Edwin Hubble đã chỉ ra rằng vũ trụ gồm có những thiên hà, và nhờ hiệu ứng Doppler, Edwin Hubble cũng đã xác định sự giãn nở của không gian vũ trụ, đưa ra bằng chứng đầu tiên cho Thuyết Bigbang.
Mãi cho tới hơn 100 năm sau khi Doppler mất thì khám phá của ông mới được áp dụng thực hành và có tác động lên vũ trụ học (cosmology), khí tượng học (meteorology) và y học. Trong y học, khái niệm Doppler, bằng những kỹ thuật không xâm lấn, cung cấp thông tin về dòng máu chảy và chuyển động mô. Sự dễ dàng thực hiện và sự chính xác cho phép đo đạc hàng loạt mà không làm bệnh nhân khó chịu hay phải gặp nguy hiểm.
Tham khảo wikipedia và một số tài liệu khác
Nhận xét