第4節(jié)多普勒效應及應用

1第4節(jié)多普勒效應及應用一、多普勒效應原理二、多普勒效應的應用2多普勒奧地利物理學家，他于1842年第一次論證了相互轉(zhuǎn)動的雙星系統(tǒng)所發(fā)射的光的頻率的微小變化，繼而又討論了聲源與觀察者之間相對運動時，觀察者所接收的聲波頻率的變化。C.Doppler，1803-18533一、多普勒效應原理1、現(xiàn)象（1842年發(fā)現(xiàn)）：當汽車或者火車向你駛來時，感覺音調(diào)變高；當汽車或者火車離你遠去時，感覺音調(diào)變低（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）。2、多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象，稱為多普勒效應。4一、多普勒效應原理幾個重要概念1、波源的頻率（v）：單位時間內(nèi)波源振動的次數(shù)或發(fā)出的‘完整波’的個數(shù)。單位：赫茲，Hz。2、接收到的頻率（v’）：觀察者在單位時間內(nèi)接收到的‘完整波’的個數(shù)。單位：赫茲，Hz。規(guī)定:vo表示觀察者相對于媒質(zhì)的運動速度。

vs表示波源相對于媒質(zhì)的運動速度。

u表示波的傳播速度5發(fā)射頻率接收頻率

接收頻率——單位時間內(nèi)觀測者接收到的振動次數(shù)或完整波數(shù).人耳聽到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？討論只有波源與觀察者相對靜止時才相等.61、波源不動，觀察者相對介質(zhì)以速度

運動觀察者接收的頻率

觀察者向波源運動觀察者遠離波源7說明1在觀察者運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波的傳播速度發(fā)生改變（波的波長不變）82、觀察者不動，波源相對介質(zhì)以速度運動9A波源向觀察者運動觀察者接收的頻率

波源遠離觀察者10說明2在波源運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波長發(fā)生改變（波的傳播速度不變）113、波源與觀察者同時相對介質(zhì)運動

若波源與觀察者不沿二者連線運動觀察者向波源運動+，遠離

.波源向觀察者運動

，遠離

+

.12運動和頻率的關系列表波源的運動情況觀察者運動情況頻率的關系波源靜止觀察者靜止觀察者接收頻率等于波源的頻率波源靜止觀察者向波源運動大于波源靜止觀察者遠離波源運動小于波源向觀察者運動觀察者靜止大于波源遠離觀察者運動觀察者靜止小于13總結(jié)1、在多普勒效應中，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運動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化。2、多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。145）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.1）交通上測量車速（雷達測速儀）；2）醫(yī)學上用于測量血流速度（多普勒檢查）；3）天文學家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；4）用于貴重物品、機密室的防盜系統(tǒng)；二、多普勒效應的應用15應用之一（雷達測速儀）交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波（通常是紅外線），波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可指示汽車的速度。16應用之二（多普勒天氣雷達—尼克斯雷達）尼克斯雷達是采用多普勒效應對風、雨、雪進行探測的一種新型雷達。由于雨滴和雪花運動方式不同，雷達反射回來的波頻率也不同。根據(jù)雷達接收反射回來的無線電波的頻率，就可以分析出風、雨、雪花的運動情況。利用多普勒效應，就可以確定風暴是不是向這個方向刮來，并且能判定速度的大小。17應用之三（多普勒B超或彩超儀）多普勒B超或彩超儀：對運動的臟器和血流進行檢測的儀器。原理：應用多普勒效應原理，當聲源與接收體（即探頭和反射體）之間有相對運動時，回聲的頻率有所改變，此種頻率的變化稱之為頻移。

18應用之四（多普勒胎心儀）多普勒胎心儀主要是用來做胎心監(jiān)護的電子儀器,多采用超聲多普勒技術，其超聲劑量要小。胎心監(jiān)護目的：監(jiān)查胎兒胎動是否異常，根據(jù)胎心狀況，做出相應的處理。

19應用之五（多普勒聲納）艦艇、油輪、貨船行駛在浩瀚無垠的大海上，如何準確的沿著既定的目標前進呢？多普勒聲納可以提供這種幫助。多普勒聲納是根據(jù)多普勒效應研制的一種利用水下聲波來測速和計程的精密儀器。20應用之六（光譜線的紅移——宇宙膨脹學說的理論基礎）1848年，法國物理學家斐索指出，注意譜線的位置能夠取得觀測光的多普勒效應的最佳效果。因此人們把光的多普勒效應稱為多普勒-斐索效應。21應用之七有經(jīng)驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢；有經(jīng)驗的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去。22課后練習1、關于多普勒效應，下列說法正確的是（）A.多普勒效應是由于波的干涉引起的B.多普勒效應說明波源的頻率發(fā)生改變C.多普勒效應是由于波源與觀察者之間相對運動而產(chǎn)生的D.只有聲波才可以產(chǎn)生多譜勒效應答案：C23課后練習2、當火車進站鳴笛時，我們可以聽到的聲調(diào)（）A.變高B.不變高C.越來越低沉D.不知聲速和火車車速，不能判斷答案：A24課后練習3、以速度vs=20m/s奔馳的火車，鳴笛聲頻率為275Hz，已知常溫下空氣中的聲速u=340m/s。（1）當火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者聽到的頻率是多少？（2）當火車駛?cè)r，站在鐵道旁的觀察者聽到的頻率是多少？25解：（1）觀察者不動，波源向觀察者運動（2）觀察者不動，波源遠離觀察者26課后練習