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文檔簡介
思考與討論
當奔馳的列車向你駛來,并經(jīng)過你的身旁,而后又離開你駛向遠方,在這一過程中,你有沒有注意到你耳朵中聽到的列車的鳴笛聲有什么特殊的現(xiàn)象?生活中的特殊現(xiàn)象
飛機飛近時,轟鳴聲越來越尖銳;飛機飛遠時,轟鳴聲越來嘶啞。是不是飛機的轟鳴聲的頻率本身也發(fā)生了變化?多普勒效應
單位時間內(nèi)波源發(fā)出幾個完全波,觀察者在單位時間內(nèi)就接收到幾個完全波,故觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。1、波源和觀察者沒有相對運動時多普勒效應的成因2、觀察者朝波源運動時
觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多,即接收到的頻率增大。3、觀察者遠離波源運動時
觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)減少,即接收到的頻率減少。
觀察者感覺到波變得密集,即波長減小,接收到的頻率增大。
觀察者感到波變得稀疏,即波長增大,接收到的頻率減少。1、波源朝觀察者運動時2、波源遠離觀察者運動時多普勒效應的成因§6.7多普勒效應多普勒效應:波源或觀察者相對于介質(zhì)運動時,觀察者感覺到的頻率和波源的真實頻率不相等,叫做多普勒效應.uR
:觀察者相對介質(zhì)的運動速度,接近波源為+,反之為-.觀察者RS波源u
R:觀察者接收到的頻率(觀測頻率),觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完整波形數(shù)目.
波源和觀察者都相對介質(zhì)靜止:
W
:
波的頻率,單位時間內(nèi)經(jīng)過介質(zhì)中某點的完整波形數(shù)目.
s:波源的頻率(發(fā)射頻率),波源在單位時間內(nèi)發(fā)出的完整波形數(shù)目.uS:波源相對介質(zhì)的運動速度,接近觀察者為+,反之為-.觀察者在單位時間內(nèi)接收到的波形數(shù):2)觀察者遠離波源
1.波源靜止,觀察者以速度uR
相對于介質(zhì)運動SOuR1)觀察者接近波源在每個周期中,波源接近觀察者的距離為uSTS即每個波長縮短了uSTS2.觀察者靜止,波源以速度uS
相對介質(zhì)運動1)波源接近觀察者SOSS’y—頻率變高2)波源遠離觀察者
—頻率變低1)波源接近觀察者SS’y3.波源以uS
運動,觀測者以uR
運動(相向為正)由于波源的運動,介質(zhì)中波的頻率:由于觀察者的運動,觀察者的接收頻率與波的頻率:觀測頻率:1)觀察者朝波源運動2)觀察者離波源運動1、波源不動,觀察者相對波源運動多普勒效應中觀測頻率的計算2、觀察者不動,波源相對觀察者運動1)波源朝觀察者運動2)波源離觀察者運動結論:波源與觀察者相互接近時,感覺到的頻率較高;波源與觀察者相互遠離時,感覺到的頻率較低.如果波源和觀察者的運動不在一直線上,只要考慮波源與觀察者在連線方向上的速度投影即可.5)衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.1)交通上測量車速;2)醫(yī)學上用于測量血流速度;3)天文學家利用電磁波多普勒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);4.多普勒效應的應用:當vs
>>u時,所有波前(包括新波前和舊波前,相位均相同)將被擠壓在一個圓錐面上,波的能量高度集中形成沖擊波或激波,如核爆炸,超音速飛行中的沖擊波等.
多普勒效應是波動過程共有的特征,一切波(如電磁波和光波)都能發(fā)生多普勒效應。應用1、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。多普勒效應的應用應用2、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。應用3、用多普勒效應測量其它星系向著還是遠離地球運動的速率。
宇宙中的星球都在不停地運動.測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率,然后跟地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照,就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。應用4、臨床上應用:彩色多普勒超聲診斷系統(tǒng)
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,測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度.這種方法俗稱“彩超”,可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。多普勒效應的應用應用5、軍事應用(E-3“望樓”預警機)脈沖多普勒雷達,多譜勒導航儀多普勒效應的應用例:
火車以20m/s的速度行駛,若機車汽笛的頻率為500Hz,問:(1)一靜止觀察者在機車前和機車后所聽到的聲音頻率各為多少?(2)設另有一列火車上有乘客,當該列火車以10m/s的速度駛近或駛離第一列火車,乘客聽到的聲音頻率各為多少?(已知空氣中聲波的速率為340m/s)解: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有相對運動而產(chǎn)生的D.只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應2、當火車進站鳴笛時,我們可聽到的聲調(diào)()A.變高B.不變高C.越來越沉D.不知聲速和火車車速,不能判斷CA課后練習3、下列說法正確的是(在空氣中傳播)()A、超聲波的傳播速度大于次聲波的傳播速度B、超聲波的傳播速度等于次聲波的傳播速度C、蝙蝠有發(fā)達的視覺D、蝙蝠有很完善的發(fā)射和接收超聲波的器官BD課后練習4、海豚具有完善的發(fā)射和接收超聲波器官,在一些重要性能上,如確定方位的靈敏度,都遠遠優(yōu)于現(xiàn)代的無線電定位系統(tǒng),它發(fā)射的波比無線電的微波()A、速度快,方向性好B、頻率高,抗干擾能力強C、波長小,傳播距離遠D、在介質(zhì)中衰減小,傳播距離遠D課后練習課后練習5、以速度u=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v=340m/s。⑴當火車駛來時,站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率是多少?⑵當火車駛去時,站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率是多少?292Hz260Hz6、一個觀察者在鐵路附近,當火車駛近時,他聽到的汽笛聲頻率為f1=440Hz,當火車駛遠時,他聽到的頻率為f2=392Hz,在大氣中聲音速度為330m/s,求火車的速度?19m/s17.97、圖A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號,根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差,測出被測物體的速度.圖B中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號,n1、n2分別是p1、p2由汽車反射回來的信號.設測速儀
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