2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：多普勒效應(yīng)2

多普勒效應(yīng)

【引言】前面討論的波動過程，是假定波源與觀察者都相對于介質(zhì)靜止的情形，所以觀察者接收到的波的頻率與波源的頻率相同。那么，如果波源與觀察者之間有相對運動，將會發(fā)生什么？【例】日常生活經(jīng)驗：當(dāng)一列火車迎面開來時，聽到火車汽笛的聲調(diào)變高，即頻率增大；當(dāng)火車遠離而去時，聽到火車汽笛的聲調(diào)變低，即頻率減小。多普勒效應(yīng)——波源與觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率與波源發(fā)射頻率不相同的現(xiàn)象。奧地利物理學(xué)家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)。問題：假定波源、觀察者的運動發(fā)生在兩者的連線上波源相對介質(zhì)的速度波在介質(zhì)中的傳播速度波源振動的頻率（波的頻率）波源、觀察者有相對運動與的關(guān)系觀察者相對介質(zhì)的速度介質(zhì)中某點振動的頻率觀察者探測的頻率求一、波源不動，而觀察者以速度v0相對介質(zhì)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

RuT·S

b此時介質(zhì)中的波長為

現(xiàn)在波的頻率為

由于觀察者靜止，所以他接收到的頻率就是波的頻率，即，因此，波源向觀察者運動觀察者接收的頻率波源遠離觀察者三、波源與觀察者同時相對介質(zhì)運動

綜合以上兩種情況，可得：當(dāng)波與觀察者同時相對介質(zhì)運動時，觀察者所接收到的頻率為觀察者向波源運動

+，遠離

.波源向觀察者運動，遠離

+.

若波源與觀察者不沿二者連線運動機械波：只有縱向效應(yīng)四、沖擊波

當(dāng)

時，波源就會沖出自身發(fā)出的波陣面,它所發(fā)出的波的一系列波面的包絡(luò)是一個圓錐體,稱為馬赫錐,在這個圓錐上，波的能量高度集中,形成沖擊波或激波，如核爆炸、超音速飛行等。

uΔt·SvS····vSΔt馬赫錐——

馬赫數(shù)

高能帶電粒子在介質(zhì)中的速度超過光在介質(zhì)中的速度時，將發(fā)生錐形的電磁波——切連柯夫輻射。超音速的子彈在空氣中形成的激波（馬赫數(shù)為2）超聲多普勒效應(yīng)測血流速五、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用：警察用多普勒測速儀測速多普勒天氣雷達多普勒水流測速儀多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)美國AH-64“阿帕奇”直升機法國幻影2000戰(zhàn)斗機馬航失聯(lián)航班海事衛(wèi)星可利用多普勒效應(yīng)來確定飛機的飛行方向、方位和速度1）解

例1

A、B為兩個汽笛，其頻率皆為500Hz，A

靜止，B

以60m/s

的速率向右運動.在兩個汽笛之間有一觀察者O，以30m/s

的速度也向右運動.已知空氣中的聲速為330m/s，求：AOB1）觀察者聽到來自A的頻率2）觀察者聽到來自B的頻率3）觀察者聽到的拍頻3）觀察者聽到的拍頻AOB3）觀察者聽到的拍頻2）觀察者聽到來自B的頻率

例1

A、B為兩個汽笛，其頻率皆為500Hz，A

靜止，B

以60m/s

的速率向右運動.在兩個汽笛之間有一觀察者O，以30m/s

的速度也向右運動.已知空氣中的聲速為330m/s，求：2）解

例2利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測車速，固定波源發(fā)出頻率為

的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時，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為.已知空氣中的聲速為，求車速.