大学物理多普勒效应

1、2发射频率发射频率s接收频率接收频率 人耳听到的声音的频率与声源人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？的频率相同吗？s?讨论讨论3一一 波源不动波源不动, ,观察者相对介质以观察者相对介质以 运动运动0v4 接收频率接收频率单位时间内观测者接收单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数到的振动次数或完整波数.只有波源与观察者相对静止时才相等只有波源与观察者相对静止时才相等.发射频率发射频率s接收频率接收频率s?5观察者观察者接收的接收的频率频率 uu0v观察者观察者向向波源运动波源运动观察者观察者远离远离波源运动波源运动uu0v6二二 观察者不动观察者不动, ,波源相对介质以波源相对介质以

2、运动运动sv7bAs sTsvuTuuTTbsvsvvuuTuTs18svuu波源波源向向观察者运动观察者运动观观察察者者接接收收的的频频率率 波源波源远离远离观察者运动观察者运动svuubAs sTsv9三三 波源与观察者同时相对介质运动波源与观察者同时相对介质运动),(0svvs0vvuu 0v观察者观察者向向波源运动波源运动 + +远离远离 - - 波源波源向向观察者运动观察者运动 - - 远离远离 + + sv10若波源与观察者不沿二者连线运动若波源与观察者不沿二者连线运动ovsvovsvs0vvuu 11 当当 时，所有波前将聚集时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中在一

3、个圆锥面上，波的能量高度集中形成形成冲击波冲击波或或激波激波，如核爆炸、超音，如核爆炸、超音速飞行等速飞行等.usvtsv1P2Put12( (5) )卫星跟踪系统等卫星跟踪系统等. .( (1) )交通上测量车速；交通上测量车速；( (2) )医学上用于测量血流速度；医学上用于测量血流速度；( (3) )天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；( (4) )用于贵重物品、机密室的防盗系统；用于贵重物品、机密室的防盗系统；多普勒效应的应用多普勒效应的应用13应用之一：多普勒声纳应用之一：多普勒声纳 舰艇、油轮、货船行驶在舰艇、油轮、货船行驶在浩瀚无垠的大海上

4、，如何准确浩瀚无垠的大海上，如何准确的沿着既定的目标前进呢？的沿着既定的目标前进呢？ 多普勒声纳可以提供这种多普勒声纳可以提供这种帮助帮助. 多普勒声纳是根据多普勒多普勒声纳是根据多普勒效应研制的一种利用水下声波效应研制的一种利用水下声波来测速和计程的精密仪器来测速和计程的精密仪器.14 多普勒声纳一般安装在船体底部，由一多普勒声纳一般安装在船体底部，由一个发射器和一个接收器组成，如图中个发射器和一个接收器组成，如图中 O 点点. 此时，船上接收此时，船上接收器接收到的频率为：器接收到的频率为： PO船底a多普勒声纳原理简介多普勒声纳原理简介v)cos/()cos(0vvuu15 一般还在同一

5、位置安装一对向后的发射一般还在同一位置安装一对向后的发射器和接收器，此时它收到的频率为：器和接收器，此时它收到的频率为： PO船底船底av由此可得：由此可得： 当当 04(cos )v/u600/2uv0()/()coscosuu vv16超声多普勒效应测血流速超声多普勒效应测血流速应用之二：多普勒超声诊断我们以心脏病中的我们以心脏病中的二尖瓣狭窄为例，二尖瓣狭窄为例，说明其诊断原理说明其诊断原理. .利用超声波的多普利用超声波的多普勒效应可以测定血勒效应可以测定血流的速度，如果发流的速度，如果发现明显的血流异常，现明显的血流异常，则可以诊断二尖瓣则可以诊断二尖瓣狭窄，确定异常血狭窄，确定异常

6、血流的深度流的深度. .17 警察用多普勒测警察用多普勒测速仪测速速仪测速18应用之三：监测车辆的速度应用之三：监测车辆的速度 （电磁波的多普勒效应）（电磁波的多普勒效应） 公路上用于监测车辆速度的监测器，由微公路上用于监测车辆速度的监测器，由微波雷达发射器、探测器及数据处理系统等组成波雷达发射器、探测器及数据处理系统等组成.2/10 )c ()/c(vv 可以设想，当监测雷达发射频率为可以设想，当监测雷达发射频率为 的的微波被速度微波被速度 向其运动的车辆所接收后，微向其运动的车辆所接收后，微波频率变化为波频率变化为 ，即即0v19 然后，微波从运动的汽车上被反射回去然后，微波从运动的汽车上

7、被反射回去.从监测器处所测得的反射波的频率为从监测器处所测得的反射波的频率为 ，即，即 )c ()/c( )c ()/c(02/1vvvv所以，频率差为所以，频率差为 cc/2)(2000vv 如根据交通管理条例对汽车最高速率限如根据交通管理条例对汽车最高速率限制为制为 ，那么拍频的最大值，那么拍频的最大值 是：是：mvm0mmc)/(2 v20应用之四：预测天气的雷达应用之四：预测天气的雷达多普勒雷达多普勒雷达 、 尼克斯雷达尼克斯雷达 （电磁波的多普勒效应）（电磁波的多普勒效应） 尼克斯雷达是采用多普勒效应对风、雨、尼克斯雷达是采用多普勒效应对风、雨、雪进行探测的的一种新型雷达雪进行探测的的一种新型雷达. 因为，雨滴和雪花运动方式不同，雷达因为，雨滴和雪花运动方式不同，雷达反射回的波频率也不同反射回的波频率也不同.根据雷达接收反射回根据雷达接收反射回来的无线电波的频率，就