ظاهرة دوبلر
هناك العديد من النظريات والقواعد الفيزيائية التي تم استخدامها لتفسير الحركة ولها العديد من الاستخدامات الهامة، كما أن الفيزياء قد قدمت تفسيرات لعدد من الظواهر الكونية، بما في ذلك ظاهرة الدوبلر أو تأثير الدوبلر.
ظاهرة دوبلر
يظهر تأثير دوبلر عندما يتحرك مصدر الموجات بالنسبة للمراقب، حيث يتحول التردد للمراقبين نحو الارتفاع عندما يقترب المصدر، ويتحول إلى الانخفاض عندما يبتعد المصدر، ويجب الانتباه إلى أن التأثير لا يحدث بسبب تغيير الفعلي في تردد المصدر، وهذا ملاحظ في بعض الأمثلة الكونية.
على سبيل المثال، لنفترض وجود حشرة في وسط بركة ماء، تهز الساقين بشكل دوري لتحدث اضطرابات تنتقل عبر الماء. إذا نشأت هذه الاضطرابات في نقطة ما، فسينتقلون إلى الخارج من تلك النقطة في جميع الاتجاهات، وبما أن كل اضطراب ينتقل في نفس الوسط، فسينتقلون جميعا بنفس السرعة في جميع الاتجاهات، وسيكون النمط الناتج عن اهتزاز الحشرة سلسلة من الدوائر المتحدة المركز، وتصل هذه الدوائر إلى حواف بركة الماء بنفس التردد.
يمكن ملاحظة تأثير مبدأ دوبلر على جميع أنواع الموجات، سواء كانت موجة الماء أو الموجة الصوتية أو الموجة الضوئية وغيرها، ونحن نعرف تأثير دوبلر بشكل أفضل من خلال تجاربنا مع الموجات الصوتية، ربما تتذكر أن سيارة أو سيارة شرطة كانت تتجه نحوك على الطريق السريع، وعندما اقتربت منك، كانت درجة صوت صفارات الإنذار (وهي تردد) عالية، ثم بعد مرور السيارة، انخفضت الدرجة المسجلة، وهذا ما يعرف بتأثير دوبلر، وهو تغير واضح في تردد الموجة الصوتية التي تنتجها مصدر يتحرك.
تأثير دوبلر في علم الفلك
للعلماء في علم الفلك أهمية كبيرة لتأثير دوبلر، حيث يستخدمون المعلومات المتعلقة بتغير تردد الموجات الكهرومغناطيسية التي تنتجها النجوم المتحركة في مجرتنا وخارجها، للحصول على معلومات عن تلك النجوم والمجرات. ويعتقدون بأن الكون يتوسع جزئيا عند رصد الموجات الكهرومغناطيسية المنبعثة من النجوم في المجرات البعيدة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحديد معلومات محددة حول النجوم داخل المجرات باستخدام تأثير دوبلر. وتتكون المجرات من مجموعات من النجوم التي تدور عادة حول نقطة مركز الكتلة. ويبدو أن الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من هذه النجوم في مجرة بعيدة يتحول إلى تردد أقل (تحول أحمر) إذا كان النجم يدور في عنقوده في اتجاه بعيد عن الأرض. ومن ناحية أخرى، يحدث تغير في التردد إلى أعلى (تحول أزرق) للإشعاع المرئي إذا كان النجم يدور في اتجاه الأرض.
الاستخدام الطبي لظاهرة دوبلر
استخدام ظاهرة دوبلر في الأشعة يتيح تقييما دقيقا لاتجاه تدفق الدم وسرعته والأنسجة القلبية في أي نقطة عشوائية عن طريق تأثير دوبلر. ومن القيود أن يكون شعاع الموجات فوق الصوتية موازيا لتدفق الدم قدر الإمكان. تسمح قياسات السرعة بتقييم مناطق صمام القلب ووظيفته، والاتصالات غير الطبيعية بين الجانب الأيسر والأيمن من القلب، وتسرب الدم خلال الصمامات (انسدال الصمامي)، وحساب الناتج القلبي. يمكن استخدام تقنية الموجات فوق الصوتية المحسنة باستخدام وسائط تباين مليئة بالغاز لتحسين السرعة أو القياسات الطبية الأخرى المتعلقة بالتدفق.
كما تستخدم قياسات سرعة تدفق الدم في مجالات أخرى من التصوير بالموجات فوق الصوتية الطبية، مثل التصوير بالموجات فوق الصوتية للتوليد وعلم الأعصاب، وقياس سرعة تدفق الدم في الشرايين والأوردة على أساس تأثير دوبلر، وهو أداة فعالة لتشخيص مشاكل الأوعية الدموية المختلفة.