大学物理(10.6.2)--多普勒效应
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六讲 多普勒 (Doppler) 效应
多普勒效应 : 当波源和接收器有相对运动时 , 接收 器所测得的频率不等于波源振动频率的现象
1
问题 人耳听到的声音的频率与声 源的频率相同吗？
s ?
发射频率s
接收频率
2
3
4
接收频率——单位时间内观测者接 收到的振动次数或完整波数 .
s ?
发 射 频 率 s
解
( 1)
车为接收器 '
u
u
v0
( 2)
车为波源 "
u
u
vs
'
v0 u u vs
车速
v0
vs
Байду номын сангаас
" "
u
56.8
km h 1
v0
24
例 3 利用多普勒效应测飞行的高度 . 飞机在上空以速度 vS=200m·s-1 沿水平直 线飞行 , 发出频率为 0=2000kHz 的声波 . 当飞机越过静止于地面的观察者上空时 , 观 察者在 4s 内测出的频率由 1=2400kHz 降 为 2=1600kHz . 已知声波在空气中的速度 为 u=330m·s-1 . 试求飞机的飞行高度 h.
'
u u
v'0 v's
v's
vs
vo
v'o
13
多普勒效应的应 用
(1) 交通上测量车速； (2) 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； (4) 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
(5) 卫星跟踪系统等 .
14
多普勒声纳
15
多普勒测速
16
17
多普勒雷达
18
超声多普勒效应测血流流速
19
例 1 A 、 B 为两个汽笛，其频率皆为 500 Hz
， A 静止， B 以 60m·s-1 的速率向右运动 .
在两个汽笛之间有一观察者 O ，以 30m·s-1
的速度也向右运动 . 已知空气中的声速为
3(13)0观m·察s者-1 ,听求到：来自 A 的频率；
(2) 观察者听到来自 B 的频率 (；3) 观察者听到的拍频 . vO
25
已知 vs
1
200 m s1 0 2 000 Hz
2 400 Hz 2 1 600 Hz u 330
m s1
求
h
解 如图，飞机在 4s 内经过的距离为 AB
AB vst h(cot cot )
v AC vs cos
A )
vs
vBC vs cos
( B
h
C
26
1
u
u vAC
0
u
u vs cos
0
2
u
u vBC
0
u
u
vs cos
0
cos 1 0 u 0.275 cos 0 2 u 0.413
1 s
2 s
h
st cot cot
st
cos cos
1 cos2
1 cos2
1.08 103 m 27
接收频率
只有波源与观察者相对静止时才相 5
一 波源不动 , 观察者相对介质以 vO 运动
6
观察者 接收的 频率
观察者向波源运动
'
u
v0 u
观察者远离波源运动
'
u
v0 u
7
二 观察者不动 , 波源相对介质以 vS 运动
8
9
T'
vsT u
b
u
s s'
vsT
T
u
A
b
'
1 T'
u vsT
频 7 Hz
v O
v sB
AO
B
22
例 2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发 出频率为 =100kHz 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为 〞 =110kHz . 已知空 气中的声速 330m·s-1 ， 求车速 .
v0
23
u
u vs
10
观
'
u
u vs
波源向观察者运
察 者
'
u
u vs
动 波源远离观察者运
接
动
收
s s'
A
的
频
vsT
b
率
11
三 波源与观察者同时相对介质运 (vs , v0 )
动
'
u u
v0 vs
v0 观察者向波源运动 +
远离 vs 波源向观察者运动 -
远离 +
12
若波源与观察者不沿二者连线运动
v sB
AO
B
20
解 (1) 已知
u 330 m s-1, vsA 0, vsB 60 m s-1
'
u u
v0 vs
'
330 30 330
500
454.5
Hz
v O
v sB
AO
B
21
(2) 观察者听到来自 B 的频
率
330 330
30 60
500
461.5
Hz
(3) 观察者听到的拍
多普勒效应 : 当波源和接收器有相对运动时 , 接收 器所测得的频率不等于波源振动频率的现象
1
问题 人耳听到的声音的频率与声 源的频率相同吗？
s ?
发射频率s
接收频率
2
3
4
接收频率——单位时间内观测者接 收到的振动次数或完整波数 .
s ?
发 射 频 率 s
解
( 1)
车为接收器 '
u
u
v0
( 2)
车为波源 "
u
u
vs
'
v0 u u vs
车速
v0
vs
Байду номын сангаас
" "
u
56.8
km h 1
v0
24
例 3 利用多普勒效应测飞行的高度 . 飞机在上空以速度 vS=200m·s-1 沿水平直 线飞行 , 发出频率为 0=2000kHz 的声波 . 当飞机越过静止于地面的观察者上空时 , 观 察者在 4s 内测出的频率由 1=2400kHz 降 为 2=1600kHz . 已知声波在空气中的速度 为 u=330m·s-1 . 试求飞机的飞行高度 h.
'
u u
v'0 v's
v's
vs
vo
v'o
13
多普勒效应的应 用
(1) 交通上测量车速； (2) 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； (4) 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
(5) 卫星跟踪系统等 .
14
多普勒声纳
15
多普勒测速
16
17
多普勒雷达
18
超声多普勒效应测血流流速
19
例 1 A 、 B 为两个汽笛，其频率皆为 500 Hz
， A 静止， B 以 60m·s-1 的速率向右运动 .
在两个汽笛之间有一观察者 O ，以 30m·s-1
的速度也向右运动 . 已知空气中的声速为
3(13)0观m·察s者-1 ,听求到：来自 A 的频率；
(2) 观察者听到来自 B 的频率 (；3) 观察者听到的拍频 . vO
25
已知 vs
1
200 m s1 0 2 000 Hz
2 400 Hz 2 1 600 Hz u 330
m s1
求
h
解 如图，飞机在 4s 内经过的距离为 AB
AB vst h(cot cot )
v AC vs cos
A )
vs
vBC vs cos
( B
h
C
26
1
u
u vAC
0
u
u vs cos
0
2
u
u vBC
0
u
u
vs cos
0
cos 1 0 u 0.275 cos 0 2 u 0.413
1 s
2 s
h
st cot cot
st
cos cos
1 cos2
1 cos2
1.08 103 m 27
接收频率
只有波源与观察者相对静止时才相 5
一 波源不动 , 观察者相对介质以 vO 运动
6
观察者 接收的 频率
观察者向波源运动
'
u
v0 u
观察者远离波源运动
'
u
v0 u
7
二 观察者不动 , 波源相对介质以 vS 运动
8
9
T'
vsT u
b
u
s s'
vsT
T
u
A
b
'
1 T'
u vsT
频 7 Hz
v O
v sB
AO
B
22
例 2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发 出频率为 =100kHz 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为 〞 =110kHz . 已知空 气中的声速 330m·s-1 ， 求车速 .
v0
23
u
u vs
10
观
'
u
u vs
波源向观察者运
察 者
'
u
u vs
动 波源远离观察者运
接
动
收
s s'
A
的
频
vsT
b
率
11
三 波源与观察者同时相对介质运 (vs , v0 )
动
'
u u
v0 vs
v0 观察者向波源运动 +
远离 vs 波源向观察者运动 -
远离 +
12
若波源与观察者不沿二者连线运动
v sB
AO
B
20
解 (1) 已知
u 330 m s-1, vsA 0, vsB 60 m s-1
'
u u
v0 vs
'
330 30 330
500
454.5
Hz
v O
v sB
AO
B
21
(2) 观察者听到来自 B 的频
率
330 330
30 60
500
461.5
Hz
(3) 观察者听到的拍