Tempo di lettura: 3 minuti

"Doppler"Continua con sempre più interesse la rubrica scientifica curata dal nostro esperto Andrea Massafra. Se avete delle curiosità su questo affascinante mondo potete mandare le vostre richieste a: redazione@lsdmagazine.com 

Se una sorgente di onde elettromagnetiche emette radiazione con una data frequenza, questa viene osservata da un osservatore in moto rispetto ad essa con una frequenza che dipende dal moto relativo tra sorgente e osservatore.
Per assistere all’effetto Doppler è sufficiente ascoltare la sirena di un’ambulanza che prima si avvicina nella direzione di chi ascolta e poi si allontana oppure basta passare col treno nei pressi di un passaggio a livello mentre le sbarre si stanno abbassando. Nel 1845 Christian Andreas Doppler fu il primo ad effettuare un esperimento, atto alla formalizzazione di tale effetto, posizionandosi proprio accanto ai binari della ferrovia per ascoltare il suono di un gruppo di musicisti in un vagone del treno in avvicinamento e in allontanamento. L’esperimento mostrò che la frequenza del suono da lui percepito diventava sempre più alta man mano che la sorgente si avvicinava all’osservatore e diventava sempre più bassa in fase di allontanamento. Tre anni più tardi, nel 1848, Hippolyte Fizeau mostrò che tale effetto è proprio di tutte le onde elettromagnetiche.
Familiarizzare col concetto di frequenza è piuttosto agevole: il signor Rossi dispone dei pacchi su un nastro trasportatore ed il signor Bianchi li preleva dalla parte opposta in perfetta sincronia. Il numero di pacchi prelevati dal signor Bianchi nell’unità di tempo rappresenta la frequenza di emissione. Ora, se il nastro lo si identifica con un’onda elettromagnetica, il signor Rossi ne è una sorgente e il signor Bianchi l’osservatore che percepisce la frequenza di pacchi trasportati.
E’ possibile comprendere l’effetto Doppler con qualche esempio: un bambino seduto sulla battigia, si diverte a misurare la frequenza con cui le onde del mare giungono a riva, quando decide di entrare in acqua. Il curioso bambino si rende conto che il numero di onde che nell’unità di tempo s’infrangono contro le sue gambe aumentano, sebbene abbia constatato, che mentre era seduto sulla battigia, le onde viaggiavano con velocità costante. Una volta lontano dalla riva il bambino decide di ritornare sulla spiaggia, si gira ed inizia così a muoversi in direzione della riva, osservando che la frequenza con cui queste arrivano sul suo corpo diminuisce. Volendo fornire un ulteriore esempio, si pensi a due bambini (Gigi e Mino) che giocano a palle di neve. Si assuma che Gigi sia il lanciatore (sorgente) e lanci le palle di neve da una distanza d, tutte alla stessa velocità. Mino, che riceve (osservatore), fermo anch’egli, misura n palle di neve al secondo. Si supponga ora che Gigi continui a lanciare le palle sempre alla stessa velocità, ma avvicinandosi lungo la direzione di Mino, che riceverà un numero sempre più elevato di palle di neve, perché la distanza tra Mino e Gigi non è più d, ma sta diminuendo.
In altre parole se una sorgente emette onde elettromagnetiche con una certa frequenza, un osservatore in moto verso di essa percepisce un apparente cambio della frequenza stessa che aumenta se questi si avvicina alla sorgente e diminuisce se si allontana: ciò che cambia è quindi la frequenza nel sistema di riferimento dell’osservatore.
L’effetto Doppler è anche usato in medicina per la rilevazione della velocità del flusso sanguigno, la struttura anatomica e funzionale dei vasi sanguigni e del cuore e non essendo un’analisi invasiva o concernente forti radiazioni (come raggi X) è facilmente ripetibile e fornisce uno stato in tempo reale delle funzioni vitali che si vanno a studiare. Nei cosiddetti esami Eco-Doppler (ADV, ovvero Acoustic Doppler Velocimeter), una sorgente di ultrasuoni, opportunamente orientata, emette onde sonore che, incidendo sulle particelle che compongono il sangue, vengono riflesse con una nuova frequenza, a seconda della velocità vettoriale delle particelle sanguigne. la frequenza rilevata da un apparecchio che il paziente porta con sé, viene rielaborata in modo da ottenere una misura della velocità del flusso sanguigno.