多普勒效應(yīng)01

1、那么是不是發(fā)聲體的頻率發(fā)生了變化呢？那么是不是發(fā)聲體的頻率發(fā)生了變化呢？J生活中的感受生活中的感受如果一輛靜止的汽車停在身邊，你聽到的聲如果一輛靜止的汽車停在身邊，你聽到的聲音音調(diào)會(huì)有不同嗎。音音調(diào)會(huì)有不同嗎。所以是什么改變了我們聽到的所以是什么改變了我們聽到的聲音的頻率？聲音的頻率？奧地利物理學(xué)家多普勒奧地利物理學(xué)家多普勒（18031853） 由于波源和觀察者之間有相由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到感到頻率發(fā)生頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫變化的現(xiàn)象，叫多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng).觀察者觀察者RS波源波源uSVRVRV觀察者的運(yùn)動(dòng)速度觀察者的運(yùn)動(dòng)速度u：波速：波速0波源和觀察者

2、相對(duì)靜止時(shí)觀察者接收到的波波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí)觀察者接收到的波源的頻率源的頻率SV波源的運(yùn)動(dòng)速度波源的運(yùn)動(dòng)速度波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察者接收到的波波源和觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察者接收到的波源的頻率源的頻率多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)波源或察者相對(duì)于媒質(zhì)運(yùn)而使波源或察者相對(duì)于媒質(zhì)運(yùn)而使觀察者觀察者接受到接受到的波的頻率有所變化的現(xiàn)象的波的頻率有所變化的現(xiàn)象 單位時(shí)間內(nèi)觀察者數(shù)得的人數(shù)與實(shí)際通過的人數(shù)相同。 單位時(shí)間內(nèi)觀察者數(shù)得的人數(shù)變多。 單位時(shí)間內(nèi)觀察者數(shù)得的人數(shù)變少。練習(xí)現(xiàn)象分析（以聲波為例） （1）觀察者接受到的波頻率發(fā)生變化 （2）波的頻率由波源本身決定，波源頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的

3、個(gè)數(shù) 究竟我們聽到的聲音頻率是多少？究竟我們聽到的聲音頻率是多少？J 猜一猜：我們聽到的聲音頻率會(huì)和什猜一猜：我們聽到的聲音頻率會(huì)和什么有關(guān)？么有關(guān)？1）波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止）波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻的波陣面秒時(shí)刻的波陣面u觀察者觀察者00uTuu波源振動(dòng)的頻率波源振動(dòng)的頻率0也就是說，波源每秒鐘發(fā)出也就是說，波源每秒鐘發(fā)出 個(gè)完整波個(gè)完整波00SV0RV接收的頻率，就是接收者單位時(shí)間內(nèi)接收接收的頻率，就是接收者單位時(shí)間內(nèi)接收到的波的個(gè)數(shù)到的波的個(gè)數(shù)波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止波源與觀察者均相對(duì)媒質(zhì)靜止, ,觀察者接收到的頻率觀察者接收到的頻率等于波

4、源的頻率等于波源的頻率設(shè)波源的波長(zhǎng)為設(shè)波源的波長(zhǎng)為，波的傳播速度為，波的傳播速度為u，則在，則在時(shí)間時(shí)間 t 內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)為：內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)為：vtN1)1)觀察者與波源都靜止觀察者與波源都靜止接收頻率為：接收頻率為：tNuff源接02 2）波源不動(dòng)，觀察者以速度）波源不動(dòng)，觀察者以速度 相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)RVa a、觀察者朝向波源運(yùn)動(dòng)、觀察者朝向波源運(yùn)動(dòng)RVut+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面由前面的實(shí)驗(yàn)知道此時(shí)波源的波長(zhǎng)仍為由前面的實(shí)驗(yàn)知道此時(shí)波源的波長(zhǎng)仍為，波，波的傳播速度為的傳播速度為u，則在時(shí)間，則在時(shí)間 t 內(nèi)，觀察

5、者接收內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)為：到的完全波的個(gè)數(shù)為：tNR（u+V）2)2)波源靜止，觀察者波源靜止，觀察者朝朝波源以速度波源以速度VR接近接近觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者運(yùn)動(dòng),使觀察者感受到的波速發(fā)生變化使觀察者感受到的波速發(fā)生變化1tNffu fuRRR源接源u+Vu+VV=()0uVuR接收頻率為：接收頻率為：tNR（u+V）b b、觀察者、觀察者遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng)t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面RVu0uVuR3)觀察者靜止，波源以速率觀察者靜止，波源以速率 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)SVa a、波源、波源朝向朝向觀察者以速度觀察者以速度 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)SVuSvt時(shí)刻的波陣面時(shí)

6、刻的波陣面t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面接收頻率接收頻率增高了！增高了！0Suu V00TVuuS00TVuTuS0SVuu0TVSyy波源運(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng),波長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)生變化發(fā)生變化接收頻率接收頻率增高了！增高了！t時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面uSVt+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面b b、波源、波源遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離觀察者以速度觀察者以速度 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)SV接收頻率接收頻率降低了！降低了！0TVSyy00TVuuS00TVuTuS0SVuu接收頻率降低了！接收頻率降低了！波源運(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng),波長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)生變化發(fā)生變化a a、波源與接收者、波源與接收者相互靠近相互靠近uSVSVt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻

7、秒時(shí)刻的波陣面的波陣面0SRVuVu接收頻率接收頻率增高了！增高了！4）波源及觀察者同時(shí)運(yùn)動(dòng)）波源及觀察者同時(shí)運(yùn)動(dòng)b b、波源與接收者、波源與接收者相互遠(yuǎn)離相互遠(yuǎn)離0SRVuVuuSVoVt時(shí)刻的波陣面時(shí)刻的波陣面t+1秒時(shí)刻秒時(shí)刻的波陣面的波陣面oV接收頻率接收頻率降低了！降低了！公式歸一：公式歸一：其中：波源靜止其中：波源靜止0SVRVSVoSRVuVu0uVuR觀察者靜止觀察者靜止0RV0Suu V二者相互靠近二者相互靠近RSVV 、取正值代入取正值代入注意：注意：默認(rèn)默認(rèn)的前題：的前題：uVuVRS ,二者相互遠(yuǎn)離二者相互遠(yuǎn)離取負(fù)值代入。取負(fù)值代入。RSVV 、oSRVuVu小結(jié)小結(jié):

8、例例1一人測(cè)得火車來時(shí)鳴笛的頻率為一人測(cè)得火車來時(shí)鳴笛的頻率為Hz4401 離去離去 ，已知聲速為，已知聲速為Hz3922 smu/330 求車速求車速解：解：440330330001 ssvvuu392330330002 ssvvuu39244033033021 ss sms/19 得：得： 例例2 利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率為為 的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來的波的頻率安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來的波的頻率為為 . 已知空氣中的聲速為已知空氣中的聲

9、速為 ， 求求車速車速 . kHz100kHz1101ms330uRv解解 1）車為接收器車為接收器 uuRv 2）車為波源車為波源R v uu Rvv uuR車速車速1R56.8 km huv例例3、在雷達(dá)技術(shù)中常采用拍頻的方法測(cè)定物體的、在雷達(dá)技術(shù)中常采用拍頻的方法測(cè)定物體的運(yùn)動(dòng)速度，若雷達(dá)天線發(fā)射的波長(zhǎng)為運(yùn)動(dòng)速度，若雷達(dá)天線發(fā)射的波長(zhǎng)為0.1m的的雷的的雷達(dá)波與一架飛機(jī)相遇而被反射回來，反射波束與達(dá)波與一架飛機(jī)相遇而被反射回來，反射波束與發(fā)射波束的頻率差為發(fā)射波束的頻率差為 ，求飛機(jī)指向雷達(dá)方，求飛機(jī)指向雷達(dá)方向的速度為多大？向的速度為多大？Hz990解：解： 02cusmcccu/5

10、.441 . 029902/22000 總之：當(dāng)波源與觀總之：當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互接近，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻觀察者接收到的頻率增大；如果二者率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小到的頻率減小注意：注意：1. 在多普勒效應(yīng)中，波源的頻率是不改變?cè)诙嗥绽招?yīng)中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)的，只是由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，觀察者感到頻率發(fā)生了變化觀察者感到頻率發(fā)生了變化2.2. 多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普僅機(jī)械波，

11、電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)勒效應(yīng) 多普勒效應(yīng)是指由于波源和觀察者之間有相對(duì)多普勒效應(yīng)是指由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，它運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，它是奧地利物理學(xué)家多普勒在是奧地利物理學(xué)家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的年發(fā)現(xiàn)的 多多普普勒勒天天氣氣雷雷達(dá)達(dá)多普勒效應(yīng)應(yīng)用多普勒效應(yīng)應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用: 多普勒頸腦血液測(cè)速儀多普勒頸腦血液測(cè)速儀應(yīng)用應(yīng)用: 多普勒水流測(cè)速儀多普勒水流測(cè)速儀GPS技術(shù)(多普勒頻移觀測(cè)法) 5.5.醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度這反射波的頻率變化，就能知道血流的速度這種方法俗稱種方法俗稱“彩超彩超”，可以檢查心臟、大腦和，可以