Laserstrålning åk.9
Hej!
Jag har fastnat på en fråga från gamla nationella prov i fysik;
"Polisen kan mäta hastigheten hos en bil med hjälp av laserljus. Laserapparaten skickar
ut flera ljussignaler mot bilen. Utifrån ljussignalerna beräknas bilens hastighet.
Använd kunskaper om ljus för att förklara hur hastigheten hos en bil kan bestämmas
med hjälp av ljussignaler."
Enligt bedömningsanvisningen så ska man förklara att ljussignaler reflekteras mot bilen och att tiden mäts, att avståndet beräknas utifrån ljushastigheten och varför det krävs flera ljussignaler för att bestämma bilens hastighet. Man ska även förklara att avståndet beräknas utifrån dopplereffekten och att ljussignalens frekvens kan används för att bestämma bilens hastighet.
Jag förstår att ljussignaler reflekteras mot bilen och att man mäter hur lång tid det tar för ljusstrålarna att "komma tillbaka", jag fattar även att man måste sända ut två laserstrålar för att jämföra tiden det tar för var och en av dem att reflekteras.
Men jag förstår inte hur ljusets hastighet, ljussignalens frekvens och dopplereffekten används för att komma fram till bilens hastighet?
Väldigt tacksam för svar!!<3
Här handlar det om två olika metoder av hastighetsmätning:
1) Laser Doppler Velocimetry (LDV): Om man sänder ut en ljussignal som reflekteras av ett rörligt objekt, det reflekterade ljusets våglängd förändras (doppler effekt), och denna förändring är proportionell mot objektets hastighet.
(Men som jag förstår används denna metod inte av polisens hastighetsmätare.)
2) LIDAR (Light Detection And Ranging) som polisen använder, fungerar genom att avge en kort skur av infrarött laserljus som reflekteras från ditt fordon och tillbaka till pistolen. Genom att mycket exakt mäta tiden för tur och retur och multiplicera den med ljusets hastighet (och dividera med två) får de fordonets avstånd. Efter en definierad tidsfördröjning upprepar de mätningen och får fordonets förskjutning, och beräknar dess hastighet.
Eller man skickar ut ljuspulser, kanske med en frekvens på 10 kHz (jag bara gissar frekvensen här). Sedan mäter man frekvensen av pulserna som reflekteras. Skillnaden av dessa frekvenser förklaras of Dopplereffekt och så kan man räkna ut hastigheten.
(Man skulle kunna använda svävningar för att bestämma pulsernas frekvensförskjutning.)
Tack för svar!
Jag fattar dock inte varför man måste mäta tur och retur på två strålar om man kan mäta hastigheten med endast en om man multiplicerar med ljusets hastighet och dividerar med två?
När man multiplicerar tiden med ljusets hastighet och delar med två får man bara avståndet från mätaren. T.ex. 200m. Låt oss säga att man mäter igen om 0,1s och ser att bilen är nu på 203m avstånd.
Då vet man att bilens hastighet är 3m/0,1s = 30m/s.
Åh okej, tack så jättemycket för hjälpen!!💓
