多普勒效應(yīng)應(yīng)用舉例

1、多普勒效應(yīng)應(yīng)用舉例【多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用】多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用院系班級：機(jī)電工程學(xué)院 姓名：危建偉 學(xué)號：1*7摘要：多普勒效應(yīng)是指自然界普遍存在的一種效應(yīng)，它是由奧地 利科學(xué)家丁. Doppler于1842年最先發(fā)現(xiàn),并且將其發(fā)表在論文上，。 多普勒推導(dǎo)出當(dāng)波源和觀察者有相對運(yùn)動時，觀察者接收到的波頻會 改變，并且做了大量的實(shí)驗(yàn)證明它。現(xiàn)今多普勒效應(yīng)是物理學(xué)中的重 點(diǎn)，在我們的現(xiàn)實(shí)生活中也是常見的，人們利用多普勒效應(yīng)制成聲吶、 雷達(dá)等設(shè)備在航海、軍事上都有重要影響，因此，研究多普勒效應(yīng)對 我國的進(jìn)步與發(fā)展具有重要意義。關(guān)鍵詞：多普勒效應(yīng)；應(yīng)用1多普勒效應(yīng)的發(fā)展史1.1多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)1842年奧

2、地利一位名叫多普勒的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。一天，他正 路過鐵路交叉處，恰逢一列火車從他身旁馳過，他發(fā)現(xiàn)火車從遠(yuǎn)而近 時汽笛聲變響，音調(diào)變尖，而火車從近而遠(yuǎn)時汽笛聲變?nèi)?，音調(diào)變低。 他對這個物理現(xiàn)象感到極大興趣，并進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)這是由于振源 與觀察者之間存在著相對運(yùn)動，使觀察者聽到的聲音頻率不同于振源 頻率的現(xiàn)象。這就是頻移現(xiàn)象。因?yàn)椋曉聪鄬τ谟^測者在運(yùn)動時， 觀測者所聽到的聲音會發(fā)生變化。當(dāng)聲源離觀測者而去時，聲波的波 長增加，音調(diào)變得低沉，當(dāng)聲源接近觀測者時，聲波的波長減小，音 調(diào)就變高。音調(diào)的變化同聲源與觀測者間的相對速度和聲速的比值有 關(guān)。這一比值越大，改變就越顯著。為了紀(jì)念多普勒，后人

3、把它稱為“多普勒效應(yīng)”。1.2多普勒效應(yīng)的發(fā)展自從多普勒效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以后，許多科學(xué)家都致力于研究多普勒效 應(yīng)的作用，多領(lǐng)域的用途。例如，醫(yī)學(xué)、宇宙學(xué)、物理學(xué)。特別是科學(xué)家法國物理學(xué)家斐索(1819-1896)，他于1848年獨(dú) 立地對恒星的波長偏移做了解釋，指出了利用這種效應(yīng)測量恒星相對 速度的辦法.光波與聲波的不同之處在于，光波頻率的變化使人感覺 到是顏色的變化.如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，則光的譜線就向紅光方向 移動，稱為紅移；如果恒星朝向我們運(yùn)動，光的譜線就向紫光方向移 動，稱為藍(lán)移.。2多普勒效應(yīng)的計算公式設(shè)觀察者與波源沿同一直線運(yùn)動，它們相對于媒介的速度分別為v和u，波的傳播速度為V，波源發(fā)

4、出的頻率為匚而觀察者接收到的頻率為三，則：f = f * (l+v/V) / (1-u /V)，式中 v0 或 v0 或 u3多普勒效應(yīng)的應(yīng)用3.1多普勒效應(yīng)在生活中的應(yīng)用雷達(dá)測速儀、天氣預(yù)報檢查機(jī)動車速度的雷達(dá)測速儀也是利用這種多普勒效應(yīng)。交通警 向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波，通常是紅外線，同時測量反 射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度.裝有 多普勒測速儀的警車有時就停在公路旁，在測速的同時把車輛牌號拍攝下來，并把測得的速度自動打印在照片上。多普勒效應(yīng)在天氣預(yù)報中的應(yīng)用，主要在于多普勒天氣雷達(dá)的應(yīng) 用提高了我國夏季主要災(zāi)害天氣梅雨鋒中尺度強(qiáng)暴雨的預(yù)報監(jiān)測能 力，也結(jié)

5、束了荊江地區(qū)無高性能監(jiān)測雷達(dá)的歷史，使我們可以更好地 預(yù)防許多自然災(zāi)害的發(fā)生。3.2多普勒效應(yīng)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用在臨床上，多普勒效應(yīng)的應(yīng)用也不斷增多，近年來迅速發(fā)展起超 聲脈沖Doppler檢查儀，當(dāng)聲源或反射界面移動時，比如當(dāng)紅細(xì)胞流 經(jīng)心臟大血管時，從其表面散射的聲音頻率發(fā)生改變，由這種頻率偏 移可以知道血流的方向和速度，如紅細(xì)胞朝向探頭時，根據(jù)Doppler 原理，反射的聲頻則提高，如紅細(xì)胞離開探頭時，反射的聲頻則降低。3.3多普勒現(xiàn)象在宇宙學(xué)研究中的應(yīng)用多普勒效應(yīng)在宇宙學(xué)中的應(yīng)用也是很廣泛的。20世紀(jì)20年代， 美國天文學(xué)家斯萊弗在研究遠(yuǎn)處的旋渦星云發(fā)出的光譜時，首先發(fā)現(xiàn) 了光譜的紅移，認(rèn)

6、識到了旋渦星云正快速遠(yuǎn)離地球而去。1929年哈 勃根據(jù)光普紅移出著名的哈勃定律：星系的遠(yuǎn)離速度v與距地球的距 離r成正比，即v=Hr,H為哈勃常數(shù).根據(jù)哈勃定律和后來更多天體紅 移的測定，人們相信宇宙在長時間內(nèi)一直在膨脹，物質(zhì)密度一直在變 小.由此推知，宇宙結(jié)構(gòu)在某一時刻前是不存在的，它只能是演化的 產(chǎn)物。因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事們提出大爆炸宇 宙模型。20世紀(jì)60年代以來，大爆炸宇宙模型逐漸被廣泛接受， 以致被天文學(xué)家稱為宇宙的標(biāo)準(zhǔn)模型。多普勒-斐索效應(yīng)使人們對距地球任意遠(yuǎn)的天體的運(yùn)動的研究成為可能，這只要分析一下接收到的光的頻譜就行了。1868年，英國 天文學(xué)家W.哈金斯用這種辦法測量了天狼星的視向速度（即物體遠(yuǎn) 離我們而去的速度），得出了46 km/s的速度值。3.4多普勒效應(yīng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用多普勒效應(yīng)不僅運(yùn)用于各種工業(yè)和軍事領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)也因此而受惠 了。利用多普勒效應(yīng)來抗病就是個很好的例子。植物聲頻控制技術(shù)是 建立在植物經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)上，利用He-N激光多普勒效應(yīng)測振 儀，精確地測定出植物自發(fā)聲和接受聲的頻率，并測定出植物自發(fā)聲 頻率與環(huán)境因子如溫度、濕度及組織含水量之間的關(guān)系，做了頻普分 析，進(jìn)而研制了植物聲頻發(fā)生器。利用聲頻發(fā)生器對植物施加特定頻 率的聲波，與植物發(fā)生共振，促進(jìn)各種營養(yǎng)元素吸收、傳輸和轉(zhuǎn)化