多普勒效应01

1、那么是不是发声体的频率发生了变化呢？那么是不是发声体的频率发生了变化呢？J生活中的感受生活中的感受如果一辆静止的汽车停在身边，你听到的声如果一辆静止的汽车停在身边，你听到的声音音调会有不同吗。音音调会有不同吗。所以是什么改变了我们听到的所以是什么改变了我们听到的声音的频率？声音的频率？奥地利物理学家多普勒奥地利物理学家多普勒（18031853） 由于波源和观察者之间有相由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者对运动，使观察者感到感到频率发生频率发生变化的现象，叫变化的现象，叫多普勒效应多普勒效应.观察者观察者RS波源波源uSVRVRV观察者的运动速度观察者的运动速度u：波速：波速0波源和观察者

2、相对静止时观察者接收到的波波源和观察者相对静止时观察者接收到的波源的频率源的频率SV波源的运动速度波源的运动速度波源和观察者相对运动时观察者接收到的波波源和观察者相对运动时观察者接收到的波源的频率源的频率多普勒效应多普勒效应波源或察者相对于媒质运而使波源或察者相对于媒质运而使观察者观察者接受到接受到的波的频率有所变化的现象的波的频率有所变化的现象 单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。 单位时间内观察者数得的人数变多。 单位时间内观察者数得的人数变少。练习现象分析（以声波为例） （1）观察者接受到的波频率发生变化 （2）波的频率由波源本身决定，波源频率等于单位时间内波源发出的完全波的

3、个数 究竟我们听到的声音频率是多少？究竟我们听到的声音频率是多少？J 猜一猜：我们听到的声音频率会和什猜一猜：我们听到的声音频率会和什么有关？么有关？1）波源与观察者均相对媒质静止）波源与观察者均相对媒质静止t时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻的波阵面秒时刻的波阵面u观察者观察者00uTuu波源振动的频率波源振动的频率0也就是说，波源每秒钟发出也就是说，波源每秒钟发出 个完整波个完整波00SV0RV接收的频率，就是接收者单位时间内接收接收的频率，就是接收者单位时间内接收到的波的个数到的波的个数波源与观察者均相对媒质静止波源与观察者均相对媒质静止, ,观察者接收到的频率观察者接收到的频率等于波

4、源的频率等于波源的频率设波源的波长为设波源的波长为，波的传播速度为，波的传播速度为u，则在，则在时间时间 t 内，观察者接收到的完全波的个数为：内，观察者接收到的完全波的个数为：vtN1)1)观察者与波源都静止观察者与波源都静止接收频率为：接收频率为：tNuff源接02 2）波源不动，观察者以速度）波源不动，观察者以速度 相对媒质运动相对媒质运动RVa a、观察者朝向波源运动、观察者朝向波源运动RVut+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面t时刻的波阵面时刻的波阵面由前面的实验知道此时波源的波长仍为由前面的实验知道此时波源的波长仍为，波，波的传播速度为的传播速度为u，则在时间，则在时间 t 内，观察

5、者接收内，观察者接收到的完全波的个数为：到的完全波的个数为：tNR（u+V）2)2)波源静止，观察者波源静止，观察者朝朝波源以速度波源以速度VR接近接近观察者运动观察者运动,使观察者感受到的波速发生变化使观察者感受到的波速发生变化1tNffu fuRRR源接源u+Vu+VV=()0uVuR接收频率为：接收频率为：tNR（u+V）b b、观察者、观察者远离远离波源运动波源运动t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面t时刻的波阵面时刻的波阵面RVu0uVuR3)观察者静止，波源以速率观察者静止，波源以速率 运动运动SVa a、波源、波源朝向朝向观察者以速度观察者以速度 运动运动SVuSvt时刻的波阵面时

6、刻的波阵面t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面接收频率接收频率增高了！增高了！0Suu V00TVuuS00TVuTuS0SVuu0TVSyy波源运动波源运动,波长波长发生变化发生变化接收频率接收频率增高了！增高了！t时刻的波阵面时刻的波阵面uSVt+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面b b、波源、波源远离远离观察者以速度观察者以速度 运动运动SV接收频率接收频率降低了！降低了！0TVSyy00TVuuS00TVuTuS0SVuu接收频率降低了！接收频率降低了！波源运动波源运动,波长波长发生变化发生变化a a、波源与接收者、波源与接收者相互靠近相互靠近uSVSVt时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻

7、秒时刻的波阵面的波阵面0SRVuVu接收频率接收频率增高了！增高了！4）波源及观察者同时运动）波源及观察者同时运动b b、波源与接收者、波源与接收者相互远离相互远离0SRVuVuuSVoVt时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面oV接收频率接收频率降低了！降低了！公式归一：公式归一：其中：波源静止其中：波源静止0SVRVSVoSRVuVu0uVuR观察者静止观察者静止0RV0Suu V二者相互靠近二者相互靠近RSVV 、取正值代入取正值代入注意：注意：默认默认的前题：的前题：uVuVRS ,二者相互远离二者相互远离取负值代入。取负值代入。RSVV 、oSRVuVu小结小结:

8、例例1一人测得火车来时鸣笛的频率为一人测得火车来时鸣笛的频率为Hz4401 离去离去 ，已知声速为，已知声速为Hz3922 smu/330 求车速求车速解：解：440330330001 ssvvuu392330330002 ssvvuu39244033033021 ss sms/19 得：得： 例例2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为为 . 已知空气中的声速为已知空气中的声

9、速为 ， 求求车速车速 . kHz100kHz1101ms330uRv解解 1）车为接收器车为接收器 uuRv 2）车为波源车为波源R v uu Rvv uuR车速车速1R56.8 km huv例例3、在雷达技术中常采用拍频的方法测定物体的、在雷达技术中常采用拍频的方法测定物体的运动速度，若雷达天线发射的波长为运动速度，若雷达天线发射的波长为0.1m的的雷的的雷达波与一架飞机相遇而被反射回来，反射波束与达波与一架飞机相遇而被反射回来，反射波束与发射波束的频率差为发射波束的频率差为 ，求飞机指向雷达方，求飞机指向雷达方向的速度为多大？向的速度为多大？Hz990解：解： 02cusmcccu/5

10、.441 . 029902/22000 总之：当波源与观总之：当波源与观察者有相对运动时，察者有相对运动时，如果二者相互接近，如果二者相互接近，观察者接收到的频观察者接收到的频率增大；如果二者率增大；如果二者远离，观察者接收远离，观察者接收到的频率减小到的频率减小注意：注意：1. 在多普勒效应中，波源的频率是不改变在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，运动，观察者感到频率发生了变化观察者感到频率发生了变化2.2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普仅机械波，

11、电磁波和光波也会发生多普勒效应勒效应 多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的年发现的 多多普普勒勒天天气气雷雷达达多普勒效应应用多普勒效应应用应用应用: 多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪应用应用: 多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪GPS技术(多普勒频移观测法) 5.5.医生向人体内发射频率已知的超声波，超声医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度这反射波的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗称种方法俗称“彩超彩超”，可以检查心脏、大脑和，可以