第4節(jié)多普勒效應(yīng)及應(yīng)用

1第4節(jié)多普勒效應(yīng)及應(yīng)用一、多普勒效應(yīng)原理二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用2多普勒奧地利物理學(xué)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(yùn)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(yīng)原理1、現(xiàn)象（1842年發(fā)現(xiàn)）：當(dāng)汽車或者火車向你駛來時，感覺音調(diào)變高；當(dāng)汽車或者火車離你遠(yuǎn)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(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象，稱為多普勒效應(yīng)。4一、多普勒效應(yīng)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(yùn)動速度。

vs表示波源相對于媒質(zhì)的運(yùn)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(yùn)動觀察者接收的頻率

觀察者向波源運(yùn)動觀察者遠(yuǎn)離波源7說明1在觀察者運(yùn)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(yùn)動9A波源向觀察者運(yùn)動觀察者接收的頻率

波源遠(yuǎn)離觀察者10說明2在波源運(yùn)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(yùn)動

若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動觀察者向波源運(yùn)動+，遠(yuǎn)離

.波源向觀察者運(yùn)動

，遠(yuǎn)離

+

.12運(yùn)動和頻率的關(guān)系列表波源的運(yùn)動情況觀察者運(yùn)動情況頻率的關(guān)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(yùn)動大于波源靜止觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動小于波源向觀察者運(yùn)動觀察者靜止大于波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動觀察者靜止小于13總結(jié)1、在多普勒效應(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運(yùn)動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化。2、多普勒效應(yīng)是波動過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應(yīng)。145）衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.1）交通上測量車速（雷達(dá)測速儀）；2）醫(yī)學(xué)上用于測量血流速度（多普勒檢查）；3）天文學(xué)家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；4）用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)；二、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用15應(yīng)用之一（雷達(dá)測速儀）交通警察向行進(jìn)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(yùn)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(yīng)用之二（多普勒天氣雷達(dá)—尼克斯雷達(dá)）尼克斯雷達(dá)是采用多普勒效應(yīng)對風(fēng)、雨、雪進(jìn)行探測的一種新型雷達(dá)。由于雨滴和雪花運(yùn)動方式不同，雷達(dá)反射回來的波頻率也不同。根據(jù)雷達(dá)接收反射回來的無線電波的頻率，就可以分析出風(fēng)、雨、雪花的運(yùn)動情況。利用多普勒效應(yīng)，就可以確定風(fēng)暴是不是向這個方向刮來，并且能判定速度的大小。17應(yīng)用之三（多普勒B超或彩超儀）多普勒B超或彩超儀：對運(yùn)動的臟器和血流進(jìn)行檢測的儀器。原理：應(yīng)用多普勒效應(yīng)原理，當(dāng)聲源與接收體（即探頭和反射體）之間有相對運(yùn)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(yīng)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(hù)的電子儀器,多采用超聲多普勒技術(shù)，其超聲劑量要小。胎心監(jiān)護(hù)目的：監(jiān)查胎兒胎動是否異常，根據(jù)胎心狀況，做出相應(yīng)的處理。

19應(yīng)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(zhǔn)確的沿著既定的目標(biāo)前進(jìn)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(yīng)研制的一種利用水下聲波來測速和計程的精密儀器。20應(yīng)用之六（光譜線的紅移——宇宙膨脹學(xué)說的理論基礎(chǔ)）1848年，法國物理學(xué)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(yīng)的最佳效果。因此人們把光的多普勒效應(yīng)稱為多普勒-斐索效應(yīng)。21應(yīng)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(yùn)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(yuǎn)去。22課后練習(xí)1、關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（）A.多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變C.多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間相對運(yùn)動而產(chǎn)生的D.只有聲波才可以產(chǎn)生多譜勒效應(yīng)答案：C23課后練習(xí)2、當(dāng)火車進(jìn)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(xí)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(dāng)火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者聽到的頻率是多少？（2）當(dāng)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(yùn)動（2）觀察者不動，波源遠(yuǎn)離觀察者26課后練習(xí)