多普勒效应及应用
多普勒效应的应用
多普勒效应的应用
多普勒效应是指当波源和观察者相对运动时,观察者所接
收到的波的频率发生变化的现象。多普勒效应的应用十分
广泛,下面列举一些常见的应用场景:
1. 天文学:多普勒效应用于天文学中,可以测量星体的运
动速度和远离或靠近地球的速度。
2. 超声波成像:医学上常用超声波成像设备,利用多普勒
效应可以测量血流速度,用于检测血管狭窄和心脏病等疾病。
3. 雷达测速仪:交通警察使用雷达测速仪测量车辆的速度。通过测量接收到的车辆发射的无线电波的频率变化,即可
得出车辆的速度。
4. 太阳系的远距离测量:科学家利用多普勒效应测量太阳
系中行星的运动速度和距离。
5. 银行滞留款式识别:将红外传感器放置在自动提款机(ATM)网格上方,可以通过检测人员接近时红外波的频率变化,来判断用户是否具有正当使用ATM的权限,以不同频率变化代表是否试图伪造卡片密码或干扰机器进行恶意攻击。
总之,多普勒效应在天文学、医学、交通管理等领域都有重要的应用,它为我们提供了测量和判断物体运动速度的重要手段。
多普勒效应及其应用
多普勒效应及其应用
1. 简介
多普勒效应(Doppler Effect)是指当观察者和发射源相对运动时,观察者接收到的波的频率会发生变化的现象。这个现象最早由奥地利物理学家克里斯琴·多普勒(Christian Doppler)在1842年提出。多普勒效应不仅在物理学中有着广泛的应用,还涉及到声学、光学、无线电波等多个领域。
2. 多普勒效应的原理
2.1 基本原理
多普勒效应分为两种:一种是波源相对于观察者运动,另一种是观察者相对于波源运动。根据这两种情况,多普勒效应又可以分为两种类型:正多普勒效应和负多普勒效应。
当波源相对于观察者远离时,观察者接收到的波的频率会变低,这种现象称为负多普勒效应;当波源相对于观察者靠近时,观察者接收到的波的频率会变高,这种现象称为正多普勒效应。
2.2 数学表达
多普勒效应的数学表达式为:
[ f’ = f ]
•( f’ ) 是观察者接收到的波的频率;
•( f ) 是波源发出的原始频率;
•( v ) 是波在介质中的传播速度;
•( v_0 ) 是观察者和波源之间的相对速度;
•( v_s ) 是波源相对于介质的运动速度。
当观察者和波源相向而行时,取加号;当观察者和波源远离时,取减号。
3. 多普勒效应的应用
3.1 声学
在声学中,多普勒效应广泛应用于测量物体的速度和距离。例如,多普勒雷达就是利用多普勒效应测量物体速度的一种装置。它通过发射一定频率的雷达波,然后接收反射回来的雷达波,根据接收到的频率变化来计算物体的速度。
此外,多普勒效应在医学领域也有重要应用。例如,多普勒超声波就是利用多
多普勒效应的应用及原理
多普勒效应的应用及原理
1. 引言
多普勒效应是描述波动传播时由于相对速度的改变而产生频率变化的现象。由
于其广泛的应用,掌握多普勒效应的原理和应用是现代科学领域的重要基础知识之一。本文将介绍多普勒效应的基本原理,并探讨其在不同领域的应用。
2. 多普勒效应的原理
多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒在1842年首次提出的,其基本原理可
以通过下面的公式来描述:
f' = f * (v ± vr) / (v ± vs)
其中,f'是观测者接收到的频率,f是发射源的频率,v是介质中的传播速度,vr是发射源相对观测者的速度,vs是观测者相对介质的速度。当发射源向观测者
靠近时,观测者接收到的频率会增加,反之则会减小。
3. 多普勒效应在天文学中的应用
多普勒效应在天文学中有着重要的应用。通过观测天体的频率变化,我们可以
得知其相对于地球的运动状态。例如,当一个天体以恒定的速度远离地球时,由于多普勒效应的作用,我们观测到的频率将会比预期的低。这种现象被广泛应用于测量星系的运动速度和距离。
4. 多普勒效应在医学中的应用
多普勒效应在医学领域中有着重要的应用,尤其是在超声波检测中。通过测量
回波的频率变化,医生可以获得关于血流速度和方向的信息。这对于检测心脏和血管疾病非常有帮助,并且可以用于指导手术和治疗。
5. 多普勒效应在交通领域的应用
多普勒效应在交通领域中也有着广泛的应用。例如,在雷达测速仪中,通过测
量接收到的回波的频率变化,我们可以确定车辆的速度。此外,多普勒效应还被用于交通信号控制系统,以提高交通路口的安全性和效率。
多普勒效应及应用
vAt
P
S
vA
v pt
观察者接收到了在 (vp vA)t 距离内的波
又 f(vpvA)/b b vp / f
即:
fvpvA vpvA f
b
vp
三 观察者不动, 波源相对介质以速度 v s 运动
想一想“波 源运动起来 后形成的波 面是什么形 状?”
三 观察者不动, 波源相对介质以速度 v s 运动
vs 25ms-1
f 800Hz
解 救护车驶近时, 运用公式:
f
vp
/b
vp vp vs
f
得: f[33/03 ( 302)5]800
(33/300)580086.65Hz
vs 25ms-1
f 800Hz
当救护车离去时
f
vp
/ b
vp vp vs
f
[330/(330 25)]800
(330/ 355)800 734.7 Hz
多普勒效应及应用
多 普 勒 C.DOppler,1803—1853
奥地利物理学家, 他于1842年第一次论证 了相互转动的双星系统 所发射的光的频率的微 小变化,继而又讨论了 声源与观察者之间相对 运动时,观察者所接收 的声波频率的变化.
一.多普勒效应
当波源与观察者互相靠近,或互相远离时,接 受到的波的频率都会发生变化,这种现象叫多 普勒效应
多普勒效应的作用
多普勒效应的作用
多普勒效应是一种物理现象,当发射者和接收者相对运动时,波的频率和波长会发生变化。多普勒效应在多个领域中具有重要的应用,包括:
1. 天文学:多普勒效应被用于确定星体的速度和运动方向。通过测量天体的频率变化,可以推断出星体向我们移动或远离我们的速度。
2. 遥感技术:多普勒效应被应用于雷达测距和速度测量中。通过测量目标物体反射回来的信号频率变化,可以确定目标物体的相对速度和距离。
3. 医学影像:多普勒效应被用于超声波成像中。通过测量回声波的频率变化,可以获得人体内部组织或血流的速度和方向信息,用于诊断和监测疾病。
4. 交通监测:多普勒效应被应用于交通雷达和测速摄像机中。通过测量行驶车辆反射回来的信号频率变化,可以判断车辆的速度,用于交通监测和执法。
5. 宇航技术:多普勒效应被用于航天器与地面通信中。当航天器以高速运动时,信号的频率会发生变化,需要调整接收器来保持通信稳定。
总之,多普勒效应在物理学、天文学、遥感技术、医学影像、交通监测和宇航技术等领域中具有广泛的应用。
多普勒效应及应用
物理学应用介绍
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物理学
第五版
多普勒效应及应用
例 一辆救护车以 25 m·s-1 的速度在静 止的空气中行驶,假设车上鸣笛的频率为 800 Hz ,求:静止站在路边的人听到救护 车驶近和离去时的鸣笛声波的频率. (设空气中声速 330 m·s-1 . )
vs 25 m s-1
800 Hz
物理学应用介绍
将被积压而聚集在一圆锥面上,如图
这个圆锥面上,波的能量已被高度集中,容易 造成巨大的破坏,这种波称为冲击波或激波.
物理学应用介绍
18
物理学
第五版
多普勒效应及应用
应用之一:多普勒声纳
舰艇、油轮、货船行驶在 浩瀚无垠的大海上,如何准确 的沿着既定的目标前进呢?
多普勒声纳可以提供这种 帮助.
多普勒声纳是根据多普勒 效应研制的一种利用水下声波 来测速和计程的精密仪器.
物理学
第五版
多普勒效应及应用
多普勒效应及应用
物理学应用介绍
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物理学
第五版
多普勒效应及应用
多 普 勒 C.DOppler,1803—1853
奥地利物理学家,
他于1842年第一次论证
了相互转动的双星系统
所发射的光的频率的微
小变化,继而又讨论了
声源与观察者之间相对
运动时,观察者所接收
简述多普勒效应原理的应用
简述多普勒效应原理的应用
1. 什么是多普勒效应
多普勒效应是指当一个物体和观察者相对运动时,由于受到相对运动的影响,物体的频率会发生变化,导致观察者感知到的物体的频率也会发生变化。当物体和观察者相向运动时,频率增加;当两者背离运动时,频率减小。多普勒效应在物理学中被广泛应用于各种领域。
2. 多普勒效应的应用
2.1 多普勒雷达
多普勒雷达是利用多普勒效应来测量目标物体的速度的一种技术。通过将射频信号发射到目标物体上,然后接收被目标物体反射回来的信号,从接收到的信号中提取出多普勒频移,就可以计算出目标物体的速度。多普勒雷达在航空、航天、气象以及汽车等领域都有广泛的应用。例如,它可以用于测量飞机的速度、目标物体的距离以及汽车的速度等。
2.2 医学中的应用
多普勒效应在医学中也有重要的应用。通过将超声波信号发送至人体内部,然后接收被组织反射回来的信号,利用多普勒效应来测量血流速度。这种方法被广泛用于心血管疾病的诊断,如心肌缺血、动脉狭窄等。多普勒超声波成像技术在医学领域有重要的意义,它可以帮助医生观察和评估血流情况,为疾病的诊断和治疗提供依据。
2.3 星际测速
多普勒效应还可以用于星际测速。当地球和一个恒星相对运动时,由于多普勒效应,恒星的光谱线将发生频率的变化。通过测量这种频率变化,我们可以计算出恒星相对于地球的速度。这对于研究宇宙的扩张速度以及星系的运动等都有重要的意义。
2.4 视觉和听觉艺术
多普勒效应也经常被应用于视觉和听觉艺术中。在视觉艺术中,可以利用多普勒效应来创作动态的视觉效果,使观众产生运动的感觉。在听觉艺术中,多普勒效应可以用来调整音调或音乐的节奏,创造出令人耳目一新的音效。
多普勒的应用和原理
多普勒的应用和原理
一、多普勒效应的原理
多普勒效应是描述当波源和观测者相对运动时,波的频率和波长发生变化的现象。该现象可以用于测量物体的速度、方向和距离。
1.1 波的频率和波长的变化
当波源和观测者相向而行时,波源发出的波的频率相对于观测者来说会增加,
波长则会缩短。而当波源和观测者背离而行时,波的频率相对于观测者来说会减小,波长则会延长。
1.2 多普勒频移公式
多普勒频移公式可以描述多普勒效应的量化关系:
f' = f * (v + vr) / (v - vs)
其中,f'是观测者接收到的频率,f是波源发出的频率,v是波的速度,vr是
观测者的速度,vs是波源的速度。
二、多普勒效应的应用
2.1 多普勒测速仪
多普勒测速仪是利用多普勒效应测量物体的速度的一种设备。通过测量接收到
的频率与波源发出的频率之间的差异,可以计算物体的速度。
2.2 多普勒雷达
多普勒雷达常用于测量目标的速度和距离。利用多普勒效应,通过观测回波频
率与发射频率之间的差异,可以计算出目标物体的速度。
2.3 医学应用
多普勒效应在医学领域有广泛的应用。例如,超声多普勒技术可以用于测量血
流速度,对心脏、血管等器官进行检测和诊断。
2.4 多普勒流量计
多普勒流量计是一种用于测量液体或气体流速的设备。通过使用多普勒效应,
它可以非侵入性地测量液体或气体的速度和流量。
2.5 遥感技术
多普勒效应在遥感技术中也有应用。利用多普勒频移公式,可以通过分析卫星接收到的微波信号的频率变化,来获得地球表面的运动信息和物体的速度。
三、总结
多普勒效应是一种广泛应用于各个领域的物理现象。它的原理是当波源和观测者相对运动时,波的频率和波长发生变化。利用多普勒效应,我们可以测量物体的速度、方向和距离。多普勒效应在多个领域都有重要的应用,如测速仪、雷达、医学、流量计和遥感技术等。这些应用使得多普勒效应成为一项重要的技术,对各个领域的研究和应用产生了积极的影响。
多普勒效应及应用
应用一:彩超
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, 测出反射波的频率变 化,就能知道血流的 速度.这种方法俗称 “彩超”,可以检查 心脏、大脑和眼底血 管的病变.
多普勒效应及应用
应用二:光谱线的红移
多普勒效应及应用
应用三:测速仪
多普勒效应及应用
多普勒效应及应用
观察者静止
等于
大于
波
源
小于
的
频
大于
率
小于
多普勒效应及应用
1、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 相对运动,观察者感到频率发生了变 化.
2、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 多普勒效应.
多普勒效应及应用
多普勒效应及应用
二.多普勒效应的定量分析
vp
S1 S2
A
vsT
即:
f
vp
/b
vp vp vs
f
多普勒效应及应用
波源远离观察者运动时 vp
S2
S1
A
vsT
被观察者接收到的介质中的波长为:
b v s T ( v p v s ) T ( v p v s )/f
即:
f
vp
/b
vp vp vs
f
多普勒效应及应用
多普勒效应的本质
波被压缩,当物体沿着靠近观察者的方向运动时,波长会被压缩,频率会升高。反之波长被拉长,频率降低。
多普乐效应应用
1、雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波,通常是红外线,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁,在测速的同时把车辆牌号拍摄下来,并把测得的速度自动打印在照片上。这样就可以对超速的汽车做出记录了。
2、多普勒效应在医学上的应用
在临床上,多普勒效应的应用也不断增多,近年来迅速发展起来的超声脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时,比如当红细胞流经心脏大血管时,从其表面散射的声音频率发生改变,由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度,如红细胞朝向探头时,根据Doppler原理,反射的声频则提高,如红细胞离开探头时,反射的声频则降低。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,测出反射波的频率变化,就能知道血流的速度.这种方法俗称“彩超”,可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。另外一个例子就是心脏彩色多普勒的应用:韦伯超人射来时,他的频率会增高,音调会变尖:而背离人去时,频率则会降低,音调变粗。这就是多普勒效应造成的。心脏彩色多普勒正是应用这种原理,将心脏图样画的极具观赏性,成为目前世界上最先进的超声诊断设备。这种技术已成为现代临床医学中不可缺少的诊断工具,目前来说是诊断心脏病特别是先天性心脏病的有效方法。
多普勒效应与应用
多普勒效应的原理与应用
一.多普勒效应的原理
波在波源移向观察者时接收频率变高 而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。假设原有波源的波长为λ,波速为c,观察者移动速度为v,当观察者走近波源时观察到的波源频率为c+v /λ,如果观察者远离波源,则观察到的波源频率为c-v /λ。
声波中的原理:
设声源的频率为v,声波在媒质中的速度为V,波长λ=V/v。声波在媒质中传播的速度与波源是否运动无关,故总是以决定于媒质特性的速度V来传播。波的频率数值总是等于每秒钟通过媒质中某一固定点的完整波形的数目。下面分三种情况讨论:
1.声源不动,观察者以速度VB相对于媒质运动,即VB≠
0,Vs=0. 此时观测者不是停在原地等待一个个的波来
“冲击”,而是迎上去拾取更多的波,那么观测者接收
到的声波的频率为 v'=V+VB/λ=[(V+VB)/V]*v (1) 上
式表明当观测者向着静止的声源运动时,接收到的声波
频率为声源频率的1+v/V倍,故听到的声调变高。反
之,当观测者背着静止的声源运动时,所接收到的声波
频率为 v'=[V-VB/V]*λ (2) 声波的频率低于声源频
率,故听到的音调变低。
2.观察者不动,声源以速度Vs相对于介质运动,即VB=
0 Vs≠0时。如声源向着观察者运动,这时Vs>0,假定
因为声速仅决定于介质的性质,与声源的运动与否无关
所以在一个周期T内声源在S点发出的振动向前传播的
距离等于波长λ,如声源不动,但若声源运动,则在一
个周期的时间内声源在波的传播方向上通过一段路程T
多普勒效应及其应用
多普勒效应及其应用
多普勒效应是一种物理现象,描述了由于传播介质相对于观测者的运动而引起
的频率变化。这一效应在日常生活中有着广泛的应用。本文将从多普勒效应的原理入手,探讨其在医学、天文学和物理学等领域的应用。
首先,我们来看多普勒效应的原理。多普勒效应是基于光、声波等波动传播的
特性而产生的。当光或声源靠近观测者时,波长缩短,频率增加,我们称之为“红移”。相反,当光或声源远离观测者时,波长延长,频率降低,我们称之为“蓝移”。这种频率变化是由于波源和观测者之间的相对运动导致的。
在医学领域,多普勒效应被广泛应用于超声检查中。超声波是一种高频声波,
可以通过人体组织的反射来产生图像。多普勒超声技术利用了多普勒效应来测量被检测物体的运动状态。通过测量回波声波的频率变化,医生可以获得被检测物体的速度和方向信息。这项技术在心脏病学中特别有用,医生可以通过多普勒超声来检测和评估心脏血液流动的速度和方向,从而帮助诊断心脏瓣膜疾病和心血管病变。
另一个领域是天文学。多普勒效应在天文学中的应用非常重要,可以用来测量
星体的运动速度和远离地球的距离。天体发出的光具有特定的光谱,由于多普勒效应,它们的光谱线会发生移动。利用这种移动,天文学家可以推断天体的运动速度和距离。例如,通过观测星系发出的光的频率变化,天文学家可以确定星系的远离速度和其相对于地球的距离。这对于研究宇宙膨胀和宇宙学的发展非常重要。
在物理学中,多普勒效应也有一系列应用。例如,在雷达和无线电通信中,多
普勒效应可以用来测量目标物体的速度。雷达系统通过发送和接收无线电波,并测量返回信号的频率变化来确定目标物体的速度。这在飞机和船只上广泛应用,可以帮助导航员测量目标物体的速度和方向,以保持安全和导航准确。
多普勒效应及应用解析
多普勒效应及应用解析
多普勒效应是物理学中的一种现象,它描述了当波源和接收者相对
移动时,由于观察者所处的相对速度不同,引起的波长或频率的变化。多普勒效应具有广泛的应用,涉及许多领域,如天文学、医学、气象
学和交通工程等。本文将对多普勒效应的原理及其在不同领域的应用
进行解析。
一、多普勒效应原理
多普勒效应的原理可以通过将波分解成震荡源的相对运动和观察者
的相对运动来解释。当波源和观察者相向而行时,波源发出的波峰就
会紧密地靠在一起,被观察者接收到的频率就比波源本身的频率更高,这被称为正多普勒效应。相反,当波源和观察者远离彼此时,波峰之
间的距离增加,接收到的频率就比波源本身的频率更低,这被称为负
多普勒效应。
二、天文学中的应用
多普勒效应在天文学中起着至关重要的作用,它可以帮助天文学家
确定星体的运动速度、距离和组成成分。通过观察星体的光谱线的频
率变化,可以判断星体是远离地球还是靠近地球,从而推断其运动轨迹。利用多普勒效应,科学家可以研究星系的运动状态,探索宇宙的
演化历程。
三、医学中的应用
在医学领域,多普勒效应被广泛应用于超声诊断技术中。通过测量血液流动产生的声波的频率变化,医生可以判断血流速度、血管狭窄程度、心脏瓣膜的功能等。多普勒超声技术在心脏病学、血管学和妇科学等领域有着重要的临床应用,为医生提供了无创、准确的诊断手段。
四、气象学中的应用
气象学中的雷达多普勒效应被广泛应用于气象预测和风暴监测中。通过测量气象物理过程中的反射或散射的电磁波的频率变化,气象学家可以准确地确定气象系统的运动速度和风向。雷达多普勒技术使气象预报能够更精确地预测降水、气旋和龙卷风等极端天气事件,提高了人们对天气变化的预警和预防能力。
多普勒效应的原理与应用
多普勒效应的原理与应用
引言:
多普勒效应是我们生活中常见的现象之一,它涉及到物体运动时声音或光线的
变化。多普勒效应的原理和应用在日常生活中具有广泛的意义。本文将从原理解释和应用领域两方面来介绍多普勒效应。
一、多普勒效应的原理:
众所周知,声音和光线都是以波动形式传播的。多普勒效应正是针对波动传播
的现象进行解释的一种理论。当源波动体相对于观察者静止时,源波动体发出的波与观察者接收到的波频率相等。然而,当源波动体相对于观察者运动时,源波动体发出的波频率与观察者接收到的波频率将会有所变化。如果源波动体靠近观察者,接收到的波频率将会较高,称为“红移”,而如果源波动体远离观察者,接收到的波频率将会较低,称为“蓝移”。
二、多普勒效应的应用:
1. 多普勒雷达技术:
多普勒雷达技术是一种利用多普勒效应来测量目标运动速度的技术。它广泛应
用于气象、航空、交通等领域。例如,在气象领域,多普勒雷达可以测量降水颗粒运动的速度和方向,从而提供更准确的天气预报和降水强度的评估。在交通领域,多普勒雷达可以用于监测车辆的速度,从而实现交通流量的统计和交通事故的预警。
2. 医学影像技术:
多普勒超声波成像技术是一种利用多普勒效应来观察和测量血流速度的医学影
像技术。它可以在无创的情况下提供血液流动信息,用于心血管疾病、肿瘤和妊娠等方面的诊断。通过分析观察到的多普勒频移,医生可以评估血液的速度、方向以及管道的异常情况。
3. 太空探测:
多普勒效应在太空探测领域也有着重要的应用。例如,在天体物理学中,通过
测量远离地球的星体的多普勒效应,科学家可以确定星体的运动速度、轨道周期等信息,从而揭示宇宙的运动规律和天体的演化过程。
多普勒效应应用
多普勒效应应用
多普勒效应是一个十分重要的物理现象,在很多领域都有着广泛的应用。它被广泛应用在医疗诊断、气象、宇航科学等领域。下面我们将分步骤阐述多普勒效应的应用。
【第一步】在医疗诊断领域中的应用
多普勒效应常常被应用于医疗诊断领域,它可以通过超声波来探查人体内部的器官或组织的情况。在实践中,多普勒效应被更广泛地用于测量和分析人体内部的血流动情况。多普勒超声医学设备通常用于诊断子宫和卵巢动脉的异常情况。
【第二步】在气象领域中的应用
多普勒效应也在气象领域中应用广泛。通过利用多普勒雷达,可以测量飓风、龙卷风等自然灾害的动态变化。目前,很多国家都有自己的气象预测系统,而利用多普勒雷达技术则可以增加预测的精度。
【第三步】在宇航科学中的应用
多普勒效应也被广泛应用于宇航科学领域,如通过利用多普勒效应可以确定太空船与其它天体的相对速度和距离。在实践中,它被用于追踪和测试飞行器的速度和距离。多普勒效应在航天接口等方面也具有广泛的应用。
通过上述步骤的阐述,我们可以看出多普勒效应的应用十分广泛,而这些应用也是多普勒效应时至今日所保持的巨大实际价值之一。它解
决了很多我们遇到的现实问题,已成为人类社会得以正常运转的重要科学技术手段之一。
多普勒效应的原理与应用
多普勒效应的原理与应用
多普勒效应是一种物理现象,它描述了当一个波源或观察者相对于另一个物体
移动时,波的频率和波长发生变化的现象。这个效应被广泛应用于各个领域,包括天文学、医学、雷达技术等等。本文将探讨多普勒效应的原理以及它在不同领域中的应用。
多普勒效应的原理可以通过一个简单的实验来理解。假设有一个发出连续的声
音波的汽车,当汽车静止时,发出的声音波的频率和波长是固定的。然而,当汽车以一定速度向前行驶时,声音波的频率和波长会发生变化。当汽车靠近观察者时,观察者会感受到一个更高的频率和更短的波长;而当汽车远离观察者时,观察者会感受到一个较低的频率和较长的波长。这种频率和波长的变化就是多普勒效应。
多普勒效应在天文学中有着广泛的应用。通过观察星系中的光谱线的频移,天
文学家可以测量星系的运动速度和方向。当星系远离地球时,光谱线会发生红移,频率减小;当星系靠近地球时,光谱线会发生蓝移,频率增加。这种频移可以告诉天文学家有关星系运动的重要信息,例如星系的速度、距离等。
在医学领域,多普勒效应被广泛应用于超声波检测技术中。超声波是一种高频
声波,它可以穿透人体组织并反射回来。当超声波与运动的血液相互作用时,就会发生多普勒效应。通过测量超声波的频率和波长的变化,医生可以获得有关血液流动速度和方向的信息。这对于检测心血管疾病、评估胎儿的健康状况等都非常重要。
雷达技术也是多普勒效应的一个重要应用领域。雷达系统通过发射电磁波并接
收其反射信号来探测目标的位置和速度。当目标靠近雷达系统时,反射信号的频率会增加;当目标远离雷达系统时,反射信号的频率会减小。通过测量频率的变化,雷达系统可以计算出目标的速度和方向。这使得雷达技术在航空、航海、交通管理等领域中得到广泛应用。
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观察 ' u vo 观察者向波源运动
者接 收的
u
' u vo 观察者远离波源
频率
u
说明1
❖ 在观察者运动的情况下,引起观察者接 收频率的改变,是由于观测到的波的传 播速度发生改变(波的波长不变)
v 2、观察者不动,波源相对介质以速度 s运动
T
s s'
uA
T'vsTb
uu
vsT
b
' 1 u u
规定: vo表示观察者相对于媒质的运动速度。 vs表示波源相对于媒质的运动速度。 u 表示波的传播速度
讨论 人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗?
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.
发射频率 s
s ?
接收频率
只有波源与观察者相对静止时才相等.
1、 波源不动,观察者相对介质以速度 v o 运动
多普勒 C. Doppler, 1803-1853
奥地利物理学家,他于 1842年第一次论证了相 互转动的双星系统所发 射的光的频率的微小变 化,继而又讨论了声源 与观察者之间相对运动 时,观察者所接收的声 波频率的变化。
一、多普勒效应原理
❖ 1、现象(1842年发现):当汽车或者火车向 你驶来时,感觉音调变高;当汽车或者火车 离你远去时,感觉音调变低(音调由频率决 定,频率高音调高;频率低音调低)。
应用之三(多普勒B超或彩超仪)
❖ 多普勒B超或彩超仪:对 运动的脏器和血流进行 检测的仪器。
❖ 原理:应用多普勒效应 原理,当声源与接收体 (即探头和反射体)之 间有相对运动时,回声 的频率有所改变,此种 频率的变化称之为频移。
应用之四(多普勒胎心仪)
❖ 多普勒胎心仪主要是用来做胎心监护的 电子仪器, 多采用超声多普勒技术,其 超声剂量要小。
T' vsT u vs
观察 者接 收的 频率
Байду номын сангаас' u
'
u
u
vs
u vs
波源向观察者运动 波源远离观察者
说明2
❖ 在波源运动的情况下,引起观察者接收 频率的改变,是由于观测到的波长发生 改变(波的传播速度不变)
3、波源与观察者同时相对介质运动 (vs,vo)
'
u u
vo vs
v o 观察者向波源运动 + ,远离 .
❖ 胎心监护目的:监查胎儿胎动是否异常, 根据胎心状况,做出相应的处理。
应用之五(多普勒声纳)
❖ 舰艇、油轮、货船行驶在浩 瀚无垠的大海上,如何准确 的沿着既定的目标前进呢?
❖ 多普勒声纳可以提供这种帮 助。
❖ 多普勒声纳是根据多普勒效 应研制的一种利用水下声波 来测速和计程的精密仪器。
应用之六(光谱线的红移——宇 宙膨胀学说的理论基础)
应用之二(多普勒天气雷达—尼克斯雷达)
❖ 尼克斯雷达是采用多普勒效应对风、雨、雪 进行探测的一种新型雷达。
❖ 由于雨滴和雪花运动方式不同,雷达反射回 来的波频率也不同。根据雷达接收反射回来 的无线电波的频率,就可以分析出风、雨、 雪花的运动情况。利用多普勒效应,就可以 确定风暴是不是向这个方向刮来,并且能判 定速度的大小。
❖ 2、多普勒效应:由于波源和观察者之间有相 对运动,使观察者感到频率变化的现象,称 为多普勒效应。
一、多普勒效应原理
几个重要概念
1、波源的频率(v):单位时间内波源振动的次数 或发出的‘完整波’的个数。单位:赫兹,Hz。
2、接收到的频率(v’):观察者在单位时间内接收 到的‘完整波’的个数。单位:赫兹,Hz。
❖ 1、关于多普勒效应,下列说法正确的是() ❖ A . 多普勒效应是由于波的干涉引起的 ❖ B. 多普勒效应说明波源的频率发生改变 ❖ C. 多普勒效应是由于波源与观察者之间相对
运动而产生的 ❖ D. 只有声波才可以产生多谱勒效应 ❖ 答案:C
课后练习
❖ 2、当火车进站鸣笛时,我们可以听到的声调 ()
1)交通上测量车速(雷达测速仪); 2)医学上用于测量血流速度(多普勒检查); 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.
应用之一(雷达测速仪)
❖ 交通警察向行进中的 汽车发射一个已知频 率的电磁波(通常是 红外线),波被运动 的汽车反射回来时, 接收到的频率发生变 化,由此可指示汽车 的速度。
观察者静止
频率的关系
观 等于 波
察
源
者 大于 的
接
频
收 小于 率 频
率 等于
小于
总结
❖ 1、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 对运动,观察者感到频率发生了变化。
❖ 2、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 普勒效应。
二、多普勒效应的应用
❖ A. 变高 ❖ B. 不变高 ❖ C. 越来越低沉 ❖ D. 不知声速和火车车速,不能判断 ❖ 答案:A
课后练习
❖ 3、以速度vs=20 m/s奔驰的火车,鸣笛声频率 为275Hz,已知常温下空气中的声速u=340 m/s。
❖ (1)当火车驶来时,站在铁道旁的观察者听 到的频率是多少?
❖ (2)当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听 到的频率是多少?
v s 波源向观察者运动 ,远离 + .
若波源与观察 者不沿二者连线运 动
'
u u
v'o v's
v's
v o
v'o
vs
运动和频率的关系列表
波源的运动 情况 波源静止
波源静止
波源静止
波源向观察 者运动 波源远离观 察者运动
观察者运动 情况 观察者静止
观察者向波 源运动 观察者远离 波源运动 观察者静止
解: (1)观察者不动,波源向观察者运动
u
v'
v
u vs
340 275 340 20
292 (Hz)
(2)观察者不动,波源远离观察者
v' u v u vs
340 ×275 340 + 20
260(H z)
课后练习
❖ 4、一个观察者在铁路附近,当火车驶近时, 他听到的汽笛声频率v’1=440 Hz,当火车驶远 时,他听到的频率v’2=392 Hz,在大气中声速 u=340 m/s,求火车的速度?
❖ 1848年,法国物理学家斐索指出,注意 谱线的位置能够取得观测光的多普勒效 应的最佳效果。因此人们把光的多普勒 效应称为多普勒-斐索效应。
应用之七
❖有经验的铁路工人可以从火车的 汽笛声判断火车的运动方向和快 慢;
❖有经验的战士可以从炮弹飞行时 的尖叫声判断飞行的炮弹是接近 还是远去。
课后练习