第12講 多普勒效應(yīng)

1、第第12講講 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 多普勒多普勒 J.C.Doppler 1803-1853 奧地利物理學(xué)家及數(shù)奧地利物理學(xué)家及數(shù) 學(xué)家，出生於奧地利的薩學(xué)家，出生於奧地利的薩 爾斯堡爾斯堡 (Salzburg) 一八四二年，他在文一八四二年，他在文 章章 “On the Colored Light of Double Stars” 中提出中提出 因而聞名於世因而聞名於世 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 當(dāng)波源與觀察者存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接當(dāng)波源與觀察者存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接 收到的波的頻率不等于波源的頻率。這一現(xiàn)象稱收到的波的頻率不等于波源的頻率。這一現(xiàn)象稱 為為多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)。 S vo

2、觀察者向波源運(yùn)動(dòng)觀察者向波源運(yùn)動(dòng) 時(shí)，時(shí)，1 s 內(nèi)接收到更多內(nèi)接收到更多 的波峰，的波峰， 即觀測(cè)到的即觀測(cè)到的 波的頻率增高。波的頻率增高。 S vs 波源向觀察者運(yùn)動(dòng)波源向觀察者運(yùn)動(dòng) 時(shí)，時(shí)， 觀察者更快接收觀察者更快接收 到下一個(gè)波峰，到下一個(gè)波峰， 即觀即觀 測(cè)到的頻率增高。測(cè)到的頻率增高。 設(shè)：設(shè)： 波的傳播速度波的傳播速度u s v o v 波源：波源：波源：波源： 接近接近遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 觀察者：觀察者：觀察者：觀察者： 接近接近遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 一、波源靜止，觀察者以速度一、波源靜止，觀察者以速度vo相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng) 波相對(duì)于觀察者的速度：波相對(duì)于觀察者的速度： o vu 波長(zhǎng)：波

3、長(zhǎng)：u )1 ( u vvu oo 感覺(jué)到的頻率：感覺(jué)到的頻率： )( u vu o S vo 二、觀察者靜止，波源以速度二、觀察者靜止，波源以速度vs相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng) S Tvs B S u TvuTvuT ss )( Tvu uu s )( s vu u s vu u 三、觀察者和波源同時(shí)運(yùn)動(dòng)三、觀察者和波源同時(shí)運(yùn)動(dòng) s o vu vu 結(jié)論：結(jié)論：波源與觀察者相互接近時(shí)，感覺(jué)到的頻率較波源與觀察者相互接近時(shí)，感覺(jué)到的頻率較 高，反之波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，感覺(jué)到的頻率高，反之波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，感覺(jué)到的頻率 較低。較低。 例題、例題、火車以火車以20m/s的速度行駛，若機(jī)車汽

4、笛的頻率的速度行駛，若機(jī)車汽笛的頻率 為為500Hz，問(wèn)：（，問(wèn)：（1）一靜止觀察者在機(jī)車前和機(jī)車）一靜止觀察者在機(jī)車前和機(jī)車 后所聽(tīng)到的聲音頻率各為多少？（后所聽(tīng)到的聲音頻率各為多少？（2）設(shè)另有一列火）設(shè)另有一列火 車上有乘客，當(dāng)該列火車以車上有乘客，當(dāng)該列火車以10m/s的速度駛近或駛離的速度駛近或駛離 第一列火車，乘客聽(tīng)到的聲音頻率各為多少？（已第一列火車，乘客聽(tīng)到的聲音頻率各為多少？（已 知空氣中聲波的速率為知空氣中聲波的速率為340m/s。 解：解： Hz vu u s 531 20340 500340 前 Hz vu u s 472 20340 500340 后 s o vu v

5、u Hz vu vu s o 547500 20340 10340 近 Hz vu vu s o 458500 20340 10340 遠(yuǎn) S vsvo 機(jī)械波的機(jī)械波的多普勒效應(yīng)計(jì)算公式：多普勒效應(yīng)計(jì)算公式： ) ( s o vu vu “相互接近相互接近” vo 、vs 為正值為正值 “相互遠(yuǎn)離相互遠(yuǎn)離” vo 、vs 為負(fù)值為負(fù)值 機(jī)械波的機(jī)械波的多普勒效應(yīng)計(jì)算公式：多普勒效應(yīng)計(jì)算公式： ) ( s o vu vu 波源的速度波源的速度或或波速：波速： ) ( s o vu vu 馬赫馬赫 速度單位速度單位 聲速的倍數(shù)聲速的倍數(shù) F-14 F-18 討論題：討論題： 1、高速飛機(jī)尾部的、高速飛機(jī)尾部的“云云”是如何形成的？是如何形成的？ ) ( s o vu vu 2、多普勒效應(yīng)有那些應(yīng)用與危害？、多普勒效應(yīng)有那些應(yīng)用與危害？ 卓越的美國(guó)物理學(xué)家卓越的美國(guó)物理學(xué)家 勒勒