6.10波动之火车运动的多普勒效应
火车汽笛为什么变化浅谈多普勒效应
火车汽笛为什么变化浅谈多普勒效应一、声波的多普勒效应在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低.为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（ChristianDoppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了.因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度.当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负号.当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号.从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，ｆ1＞ｆ；当观察者与声源相互远离时。
ｆ１＜ｆ二、光波的多普勒效应具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应.因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化.如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移. 三、光的多普勒效应的应用20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小.由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物.因而1948年伽莫夫（G.Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型.20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天学家称为宇宙的"标准模型".多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了.1868年，英国天文学家W.哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了46km/s 的速度值.。
多普勒效应
③观察者静止，波源以VS向着观察者运动时
u
u
u VS
u
u VS
频率升高
④ 观察者静止，波源以VS离 开观察者运动时
u u u u VS u VS
频率降低
S VS
VsTs
3. 波源与观测者均运动 综合以上两种情况, 当观测者与波源同时相对于介质运动时, 观
一、波源不动，而观察者以速度 vo 相对于介质运动
观察 者接
ν' u υ0 u υ0 u vo ν 观察者向
b
u / νb
u
波源运动
收的 频率
ν' u vo ν u
观察者远离波源
①波源静止，观察者以速率vO向着波源运动：
u
u vO u vO u vO
测者实际观测的频率 u v0
u vs
式中, 观测者向着波源运动时, v0前取正号, 离 开时取负号；波源向着观测者运动时, vs前取 负号, 离开时取正号.
vo 观察者向波源运动 + ，远离 .
vs 波源向观察者运动 ，远离 + .
让子弹飞！
超音速的子弹 在空气中形成 的激波 （马赫数为2 ）
声学在现代技术帮助下得到了进一步的发展. 人类的声音对每一个人都是独一无二的, 人 在健康和非健康状态声音也会有区别, 显然, 对声音的研究可以帮助人类了解自己. 次声 波、超声波是人类听不到的声波, 人类现在 可以借助现代技术了解那些一直围绕在我们 身边我们却无法感觉的到的世界.
u
u
频率升高
S VS 0
高中物理精品课件：多普勒效应
1. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知 频率的电磁波，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.
第十二章 机 械 波
七、多普勒效应
• 火车
• 现象：当火车向你驶来时，感觉音调变 高；当火车离你远去时，感觉音调变低, 蜂鸣器和你的相对位置不变时感觉音调 不变,相对位置改变时感觉音调变化（音 调由频率决定，频率高音调高；频率低 音调低）．
• 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 象叫做多普勒效应．
彩色多普勒超声诊断仪
双螺旋ct先进彩超影像
注意：
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 是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．
大学物理多普勒效应
波的传播介质
波的传播介质会影响多普勒效应的频率变化。在密度较大 的介质中，波的传播速度较慢，观察者接收到的频率变化 较小；在密度较小的介质中，波的传播速度较快，观察者 接收到的频率变化较大。
传播介质的性质对多普勒效应的影响较为复杂，需要具体 问题具体分析。
波的频率
波的频率也会影响多普勒效应的频率 变化。高频率的波更容易受到多普勒 效应的影响，而低频率的波则相对较 为稳定。
01
02
03
声波应用
在日常生活中，多普勒效 应在声波领域的应用非常 广泛，如超声波诊断、声 呐、雷达测速等。
光波应用
在光学领域，多普勒效应 可以用于测量天体的运动 速度和宇宙中的距离。
交通领域应用
多普勒效应也被广泛应用 于交通领域，如测速雷达 、移动通信中的信号传输 等。
02
多普勒效应的原理
波的传播与干涉
在实际应用中，需要根据波的特性和 需求来考虑多普勒效应的影响。
05
多普勒效应的意义与未来发展
在物理学中的重要性
揭示波的传播与接收之间的相对性
多普勒效应是物理学中一个重要的概念，它揭示了波的传播与接收之间的相对性。通过多普勒效应的研究，人们 可以深入理解波的传播机制和规律。
提供测量天体物理参数的方法
光波多普勒效应的实验
01
实验设备
光源、干涉仪、测量仪器、记录设备等。
02
实验过程
将光源和干涉仪分别固定在两个相对位置上，调整光源频率，使干涉仪
接收到不同频率的光波，记录并分析干涉仪输出的干涉条纹。
03
实验结果
当光源向干涉仪移动时，干涉仪接收到的光波频率会比光源的实际频率
高；反之，当光源远离干涉仪时，干涉仪接收到的光波频率会比光源的
多普勒效应 课件
多普勒效应及应用 1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离 时，接收到的波的频率都会发生变化的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰 (或密部)的数目是一定的，观察者观察到的频率等于波源振动 的频率．
(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰 (或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观 察者互相远离时，观察到的频率变小．
3．应用 (1)测车辆速度：交通警向行进中的车辆发射频率已知的 超声波，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． (2)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频 率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球 的速度．
(3)测血流速度：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，就可得血流速度.
一、对多普勒效应的认识 【例1】 (多选题)下面说法中正确的是( ) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率变化了 C．多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的
【解析】 当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普 勒效应，发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变 化，而波源的频率没有发生变化，故A选项错误，B、C、D选 项正确．
一、对波源频率、接收频率和音调的理解 1．波源频率：波源完成一次全振动，向外发出一个波长 的波，称为一个完全波．频率表示单位时间内完成的全振动的 次数．因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的 个数．
2．接收频率 (1)波源和观察者相对静止，观察者接收到的频率等于波 源的频率． (2)波源和观察者有相对运动，观察者在单位时间内接收 到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化． 波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大； 二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．
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。
总结来说，多普勒效应是一种描述波动传播中频率变化的物理现象。
它在医学、天文学和物理学等领域中都有广泛的应用。
在医学中，多普勒超声技术可以用来检测和评估心脏血液流动的速度和方向，帮助诊断心脏疾病。
火车多普勒效应
火车多普勒效应
嘿，朋友们！今天咱来聊聊火车多普勒效应。
你说这火车多普勒效应啊，就好像生活中的一场奇妙变奏曲。
你想想看，当火车鸣着笛向你疾驰而来的时候，那声音是不是越来越尖锐，感觉就像在催促你快跟上它的节奏似的。
可等它呼啦啦地跑过去后，声音一下子就低沉了下来，仿佛在跟你说拜拜啦。
这就是火车多普勒效应在捣鬼呢！
这就好比你在听一场音乐会，一开始乐队奏起激昂的旋律，让你的心跳都跟着加速，等慢慢过渡到舒缓的乐章，你的心情也会逐渐平复下来。
火车多普勒效应不也是这样嘛，火车靠近时就像那激昂的部分，声音高亢；火车远离时就像舒缓的部分，声音低沉。
咱平常生活中其实也有类似的情况呀。
就说你在路上走，一辆摩托车快速从你身边开过，那声音是不是也是先响亮再变弱。
这不就是个小小的“摩托车多普勒效应”嘛！只不过火车更大更明显罢了。
有人可能会问啦，这火车多普勒效应到底有啥用呢？嘿，用处可大了去了！科学家们可以通过研究这个来了解更多关于声波和物体运动的奥秘呢。
而且，在一些实际应用中，比如雷达测速，不也跟这有点关系嘛。
你说要是没有这火车多普勒效应，世界是不是会少了很多乐趣呢？我们就没办法体验到那种声音由高到低的奇妙变化啦。
所以啊，可别小瞧了这看似普通的现象。
总之啊，火车多普勒效应就像是生活给我们开的一个小玩笑，让我们在平常的日子里也能感受到一些特别的东西。
它让火车的声音变得有起有伏，就像我们的人生一样，有高潮有低谷。
下次再听到火车的声音时，你可别只是听听就算了，好好感受一下这神奇的火车多普勒效应吧！。
多普勒效应通俗解释
多普勒效应通俗解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊多普勒效应。
你说这多普勒效应啊，就好像生活中的好多事儿一样有趣呢！你想想看啊，就好比你站在路边，一辆救护车呜啦呜啦地开过去。
当它离你越来越近的时候，那声音是不是特别响亮、尖锐？等它开过去了，声音就慢慢变低、变沉闷了。
这就是多普勒效应在捣鬼呢！咱把声音想象成一群调皮的小精灵。
当救护车朝着你跑过来的时候，这些小精灵就像被挤压了一样，挤在一起，频率变高，声音就尖了。
等车跑过去了，小精灵们就散开了，频率变低，声音也就不那么刺耳啦。
这在生活中可不少见呢！比如天上飞的飞机。
你要是在机场附近，飞机飞过来的时候那声音的变化可明显啦。
还有啊，你有没有注意过火车的汽笛声？也是一样的道理呀！这多普勒效应可不只是在声音上搞怪哦。
光也是一样的呢！就好像星星发出的光。
当星星朝着我们地球飞过来的时候，那光的频率也会变高，颜色可能就会有点不一样哦。
要是星星离我们远去，光的频率降低，颜色也会变化呢。
这多神奇呀！咱再打个比方，这多普勒效应就像一场奇妙的魔术表演。
声音和光就是魔术师手里的道具，它们在多普勒效应这个神奇的魔法下，不断地变化着，给我们带来惊喜。
你说要是没有这多普勒效应，世界得少多少乐趣呀！我们就没办法感受到声音和光这样奇妙的变化啦。
所以啊，可得好好珍惜这个神奇的现象呢！反正我觉得这多普勒效应真的是太有意思啦！它让我们的世界变得更加丰富多彩，充满了未知和惊喜。
让我们对周围的一切都多了一份好奇和探索的欲望。
你们说是不是呢？总之啊，多普勒效应就是这么个神奇又好玩的东西，它就在我们身边，随时随地都能给我们带来不一样的感受和体验。
好好去发现它吧，你会发现生活更加有趣啦！。
《多普勒效应》课件
量子计算和量子通信
多普勒效应在量子计算和量子通信中起到重要作用，特别是在处理量子比特的运动和相互作用时。随着量子技术的不断发展，多普勒效应在量子力学领域的应用将更加广泛。
生物学和医学成像
多普勒效应在生物学和医学成像中广泛应用，特别是在超声波成像和血流检测方面。通过利用多普勒效应，可以更准确地检测和分析生物体内的血流和组织运动。
2. 将干涉仪固定在可移动平台上，以便模拟观察者和光源的相对运动。
3. 调整干涉仪和参考光束的角度，使两束光在干涉仪内相干叠加。
4. 移动可移动平台，模拟观察者和光源之间的相对运动，并记录干涉现象的变化。
实验结果：通过比较不同相对速度下的干涉现象，可以验证光波多普勒效应的存在，观察到干涉条纹的移动量随着观察者和光源之间的相对速度变化而变化。
详细描述
多普勒效应在医学、交通、天文学和移动通信等领域都有广泛的应用。例如，医学超声设备利用多普勒效应来检测血流速度和方向；交通雷达利用多普勒效应来测量车辆的速度；天文学家通过多普勒效应来测量恒星和行星的运动速度；而在移动通信领域，多普勒效应则被用来提高信号传输的稳定性和准确性。
02
CHAPTER
《多普勒效应》课件
目录
多普勒效应概述多普勒效应的原理多普勒效应的实验验证多普勒效应的实际应用多普勒效应的未来发展
01
CHAPTER
多普勒效应概述
总结词
多普勒效应是指波源和观察者之间相对运动时，观察者接收到的波频率发生变化的现象。
详细描述
多普勒效应是物理学中的一个重要概念，它描述了当波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波频率与波源发出的波频率不一致的现象。这种现象在声波、电磁波等许多领域都有广泛的应用。
《多普勒效应》 讲义
《多普勒效应》讲义一、什么是多普勒效应在我们日常生活中，有一种有趣的现象，当一辆鸣笛的汽车从我们身边疾驰而过时，我们会听到笛声的音调发生变化。
这就是多普勒效应的一个常见例子。
多普勒效应是指当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者所接收到的波的频率会发生改变的现象。
这个效应不仅仅适用于声波，对于电磁波如光波也同样适用。
简单来说，如果波源朝着观察者移动，观察者接收到的波的频率会升高，就好像波被压缩了一样；反之，如果波源远离观察者移动，观察者接收到的波的频率会降低，仿佛波被拉伸了。
二、多普勒效应的发现历程多普勒效应是由奥地利物理学家克里斯琴·多普勒于 1842 年首先提出的。
当时，多普勒在研究火车鸣笛声时，敏锐地观察到当火车靠近和远离观察者时，声音的音调有所不同。
多普勒通过深入思考和实验研究，最终得出了这一重要的物理现象的理论。
他的发现不仅在声学领域引起了轰动，也为后来电磁波领域的研究奠定了基础。
在多普勒提出这一理论之初，并不是所有人都能立刻接受和理解。
但随着后续的实验验证和实际应用，多普勒效应逐渐被广泛认可，并成为物理学中的一个重要概念。
三、多普勒效应在声波中的应用1、交通领域在交通警察使用的测速仪中，就运用了多普勒效应。
测速仪向行驶中的车辆发射超声波，然后接收反射回来的波。
通过比较发射波和接收波的频率差异，就可以计算出车辆的行驶速度。
2、医学诊断在医学超声检查中，多普勒效应也发挥着重要作用。
例如，在检测血流速度时，超声波探头向血管发射超声波，根据反射回来的波的频率变化，医生可以判断血液的流动方向和速度，从而诊断血管疾病。
3、声学监测在一些大型机器设备的监测中，通过检测声波的多普勒效应，可以及时发现设备部件的异常振动和运动情况，提前预防故障的发生。
四、多普勒效应在电磁波中的应用1、雷达系统雷达通过发射电磁波并接收反射回来的电磁波来探测目标。
当目标相对于雷达移动时，反射波的频率会发生变化，通过分析这种频率变化，就可以确定目标的速度和运动方向。
多普勒效应 课件
多普勒效应的应用
多 普 勒 天 气 雷 达
(2)成因归纳：发生多普勒效应时，一定是由于波源与观 察者之间发生了 相对运动 .二者互相靠近时，观察者接收 到的频率变高，互相远离时，观察者接收到的频率变低. 3.发生多普勒效应时，波源产生的波的频率并没有变化， 只是观察者接收到的波的频率发生了变化. 4.多普勒效应是波的特性，不是只有机械波会产生多普 勒效应，后面所学的光波、电磁波也会产生这一现象.
相对位置ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图示
结论
波源S和观察者A相对 静止，如图所示
f观察者＝f波源 音调不变
波源S不动，观察者A 运动,由A→B或A→C， 如图所示
观察者A不动，波源S 运动，由S→S′，如 图所示
若靠近波源，由A→B， 则f观察者>f波源，音调变 高；若远离波源，由 A→C，则f观察者<f波源， 音调变低
f观察者>f波源 音调变高
一、对多普勒效应的理解
例1 关于多普勒效应，以下说法中正确的是( ) A.发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化 B.发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D.只有声波才能产生多普勒效应
解析 由于波源的频率只与波源本身在单位时间内完成的 全振动的次数有关，而与波源是否运动或观察者是否运动 的情况均无关系，故A选项不正确； 当发生多普勒效应时，由于观察者与波源的相对位置发生 了变化，当距离增大时，观察者在单位时间内接收到完全 波的个数减少，反之，接收到完全波的个数就增加，可见 观察者接收到的频率与波源发出的频率并不一定是相等的，
多普勒效应
一、多普勒效应
有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方 向和快慢，请你说一说他们是根据什么作出的判断. 答案 火车靠近时，音调变高；火车远离时，音调变低； 由音调变化的快慢可判断火车运行的快慢.
多普勒效应的规律
多普勒效应的规律
嘿，咱今天就来聊聊多普勒效应的规律这玩意儿。
你知道不，这多普勒效应啊，就像是生活中的一场奇妙魔术。
比如说啊，你站在路边，一辆救护车呜啦呜啦地开过去，声音从老远就能听到，而且那声音还会随着车离你远去而变得不一样。
这就是多普勒效应在搞鬼啦！
想象一下，声音就像个调皮的小精灵。
当那个发出声音的东西朝你跑过来的时候，小精灵好像也加快了脚步，声音就变得尖尖的，频率变高啦。
可要是它离你跑远了呢，小精灵就像累了似的，放慢了脚步，声音就变得低沉了，频率也就降低了。
这多有意思呀！就好像声音也有自己的心情和步伐。
咱平时可能没太注意，但它可一直在那悄悄玩着这个有趣的游戏呢。
再比如说，天上的飞机飞过，你听到的声音也是有变化的哦。
有时候你会奇怪，咦，怎么声音突然不一样了呢，哈哈，那就是多普勒效应在捣蛋呢。
这规律啊，其实就在我们身边，只是我们可能没特意去想过。
就像有些事情，平时不觉得有啥特别，等你仔细一琢磨，哎呀，原来这么神奇呀。
咱过日子也是这样，有时候一些小细节，你要是不去注意，可能就错过了好多乐趣。
就像多普勒效应，你要是不了解，可能就只是觉得声音变了变，也不会去深究其中的奥秘。
所以呀，我们得学会在生活中发现这些小小的奇妙之处，就像发现多普勒效应的规律一样。
也许会给我们带来意想不到的惊喜和快乐呢。
好啦，说了这么多，咱也算是对多普勒效应的规律有了点小小的认识啦。
下次再听到声音有变化，可别只是奇怪一下就过去了，想想这神奇的多普勒效应吧！嘿嘿，就聊到这咯，拜拜啦！。
高中物理波动现象中的多普勒效应
高中物理波动现象中的多普勒效应在我们的日常生活中，常常会遇到各种各样的声音和波动现象。
比如，当一辆救护车疾驰而过时，我们会听到其警笛声的音调发生变化；当我们站在铁路旁，听到火车驶近和远离时的声音也有所不同。
这些现象背后的原理就是多普勒效应。
在高中物理的学习中，多普勒效应是一个重要且有趣的知识点。
多普勒效应是指当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化的现象。
为了更好地理解这一概念，我们先来了解一下波的频率。
波的频率是指单位时间内波完成周期性变化的次数。
对于声波来说，频率决定了声音的音调，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
想象一下，有一个静止的声源正在持续发出稳定频率的声波。
此时，在声源周围静止的观察者所接收到的声波频率与声源发出的频率是相同的。
但如果声源开始移动，情况就会发生变化。
当声源朝着观察者移动时，在相同的时间内，观察者接收到的波峰和波谷的数量会增加，这就导致观察者接收到的频率升高，听到的声音音调变高。
相反，当声源远离观察者移动时，观察者在相同时间内接收到的波峰和波谷数量减少，频率降低，听到的声音音调变低。
多普勒效应不仅仅适用于声波，对于其他类型的波，如电磁波，同样适用。
例如，天文学家通过观测恒星发出的光的频率变化，可以判断恒星是在靠近还是远离我们，从而了解宇宙的膨胀情况。
在实际生活中，多普勒效应有许多应用。
比如交通领域，警察常用的测速雷达就是基于多普勒效应工作的。
雷达向行驶中的车辆发射电磁波，通过接收反射回来的电磁波频率的变化，来计算车辆的速度。
在医学领域，多普勒超声技术被广泛应用于检测血流速度。
通过向血管内发射超声波，并分析反射回来的超声波频率的变化，可以确定血液的流动速度和方向，帮助医生诊断心血管疾病。
在天文学中，如前面提到的，通过观测星系发出的光的多普勒效应，科学家能够研究星系的运动和宇宙的演化。
从数学角度来看，多普勒效应的频率变化可以通过一个公式来计算。
多普勒效应及其应用ppt课件
究竟波源的频率和观测者接收到的频率关系如何？
实验探究
模拟多普勒效应
为了进一步理解多普勒效应，可
做这样一个模拟实验(图3-40):让一队
人沿街行走，当观察者站在街旁不动
时，每秒钟有三个人从他身边经过。
这种情况下，观察者接收到的
“频率”是每秒三人，如果观察者逆
着队伍前进方向行走，那么每秒内与
观察者相遇的人数就会增加，也就是
观察者静止
观察
者接
收频
率
大于
小于
大于
小于
波源
的频
率
想一想
只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就
大于波源振动的频率，这种说法对吗？为什么？
不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然
两者间发生了相对运动，但观察者接收的频率
与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒
效应。
多普勒效应是观察者与波源间的相对距离发生变化时产生的。
观察者接收到的“频率”增大。
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视频
新课讲解
模拟多普勒效应
新课讲解
模拟多普勒效应
（1）观察者静止不动，数经过的队伍中
的人数，每分钟假设有30个人经过。
f′=f
（2）当观察者逆Βιβλιοθήκη 队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过
。
f′>f
（3）当观察者与队伍同向行走且速度比
队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每
波源静止，当观察者靠
近波源时，观察者接收
到的频率增大，当观察
者远离波源时，观察者
观察者
接收
>
波源
多普勒效应
多普勒效应实验
将蜂鸣器固定在一长竹杆的一端，然后用竹杆 将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转，即可感受多普 勒效应。
多普勒效应模拟 1、观察者静止不动， 数经过的队伍中的人 数，每分钟假设有30 个人经过。 2、当观察者逆着队伍 行走时，数经过的队 伍中的人数，每分钟 将大于30个人经过。 3、当观察者与队伍同向 行走且速度比队伍的小 时，数经过的队伍中的 人数，每分钟将小于30 个人经过。
超声波 1、超声波的能量很大：理论研究表明，在振幅相同 的情况下，一个物体的振动能量跟振动频率的二次 方成正比。超声波的频率很高，因而能量很大。 2、超声波沿直线传播：因为超声波的波长很短， 不易绕过障碍物发生明显的衍射现象，故超声波基 本上沿直线传播。 应用1、 超声波加湿器的基本 原理：利用超声波的剧烈振动 可以把普通水“打碎”成直径 仅为几微米的小水珠，变成雾 气喷散到房间的空气中，增大 房间中空气的湿度
多普勒效应的应用
应用5、军事应用(E-3“望楼” 预警机) 脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪
科学漫步
1、可闻声波： 人耳能听到的声波，其 频率范围大致在20Hz-20000Hz之间。
波长：17m -17mm 2、次声波：频率低于20Hz的声波。不 能引起人类听觉器官的感觉。
3、超声波：频率高于20000Hz的声波。 不能引起人类听觉器官的感觉。
多普勒效应的成因
1、波源朝观察者运动时 观察者感觉到波 变得密集，即波长 减小，接收到的频 率增大。
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2、波源远离观察者运动时 观察者感到波变得稀疏，即波长增大， 接收到的频率减少。
多普勒效应
1、当波源与观察者有相对运动时，如果二 者相互接近，观察者接收到的频率增大； 如果二者相互远离，观察者接收到的频率 减小。 2、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速度发 生改变（波的波长不变）。 3、在波源运动的情况下，引起观察者接 收频率的改变，是由于观测到的波的波长 发生改变（波的速度不变）。
6.10波动之火车运动的多普勒效应
{范例6.10} 火车运动的Байду номын сангаас普勒效应
一列火车A的汽笛声的频率是f0，当火车鸣着笛通过 一个道口时，一位路人B离铁轨的垂直距离为d，B在 道口听到火车的频率是多少？ [解析]如图所示，当波源运动速度不在波源与 接收者的连线上时，只有径向速度才是有效的。 因此，路人B听到的 火车汽笛声的频率为 v fB = f0 v − v A cos θ 由于 cos θ = A θ vA d B x
−x d +x
2 2
所以
fB =
v v + vA x / d 2 + x 2
f0 .
{范例6.10} 火车运动的多普勒效应
[讨论] f B =
v v + vA x / d + x
2 2
f0
①如果d = 0，可得 这是波源的速度方 v v f f 0 (x > 0) 向和接收者在一条 fB = f 0 (x < 0)，B = v + vA 直线上的情况。 v − vA ②如果d ≠ 0，当x→-∞时，可 得上面公式的第一式，可见： 火车A从很远处开来时，路人 B听到笛声的频率接近于火车 A沿直线迎面而来的频率； 当x→+∞时，同理可知： 火车A在很远处开去时， 路人B听到笛声的频率 接近于火车A沿直线背 面而去的频率。
随着火车由远而近，再由近而远，x将从负到正连续 变化，路人接收的汽笛声的频率都是持续降低的。 当x = 0时 可得fB = f0 当火车A和路人B 擦身而过时，路人 接收的频率等于火车发出的频率。
火车的多普勒效应
火车的多普勒效应
火车的多普勒效应是指当火车以一定速度行驶时，发出的声波在空气中传播时会发生频率变化，这种现象被称为多普勒效应。
多普勒效应是一种物理现象，它是由于声源和接收器之间的相对运动而引起的。
当火车向前行驶时，它发出的声波会被压缩，这会导致声波的频率变高。
相反，当火车向后行驶时，它发出的声波会被拉伸，这会导致声波的频率变低。
这种现象可以用一个简单的公式来描述：f' = f (v + u) / (v - u)，其中f'是接收器接收到的频率，f是声源发出的频率，v是声波在空气中的速度，u是火车的速度。
多普勒效应在现实生活中有很多应用。
例如，在医学上，多普勒效应被用来测量血流速度。
当超声波被发送到人体内部时，它会反射回来，这些反射波的频率会受到血流速度的影响。
通过测量这些频率变化，医生可以确定血流速度，从而诊断疾病。
在天文学中，多普勒效应被用来测量星系的速度。
当星系向我们靠近时，它的光谱线会发生蓝移，这意味着光的频率变高。
相反，当星系远离我们时，它的光谱线会发生红移，这意味着光的频率变低。
通过测量这些频率变化，天文学家可以确定星系的速度和方向。
多普勒效应是一种非常重要的物理现象，它在许多领域都有广泛的应用。
通过了解多普勒效应的原理和应用，我们可以更好地理解自
然界中的各种现象，并为人类的发展做出更大的贡献。
火车的多普勒效应
火车的多普勒效应
火车的多普勒效应是指当火车向前行驶时，发出的声波的频率会因为观察者和火车之间的相对运动而发生改变。
这种现象被称为多普勒效应，是由奥地利物理学家克里斯托夫·多普勒于1842年首次描述的。
多普勒效应的原理是当声源和观测者之间相对运动时，声波的频率会发生变化。
当声源向观测者靠近时，声波的频率会变高，而当声源远离观测者时，声波的频率会变低。
这种现象不仅在声波中存在，在其他波动中也同样存在，如电磁波、水波等。
火车的多普勒效应是由火车发出的声波和观察者之间的相对运动所引起的。
当火车向前行驶时，火车发出的声波会先传到观察者所在的位置，然后再传到远离观察者的位置。
由于火车和观察者之间的相对运动，观察者会感受到发出的声波的频率和声音的变化。
在火车的多普勒效应中，观察者会感受到声音的变化。
当火车向观察者靠近时，观察者会感受到声音变高，当火车远离观察者时，观察者会感受到声音变低。
这种现象在日常生活中也经常出现，如当救护车或警车行驶时，我们会听到声音的变化。
火车的多普勒效应不仅是一种有趣的现象，还有一些实际应用。
例如，当火车行驶时，对于铁路工作人员来说，能够根据声音的变化
来判断火车的速度和方向。
此外，在医学领域中，多普勒效应也被用于检测血流速度和心脏功能。
火车的多普勒效应是声波中的一种现象，是由火车和观察者之间的相对运动所引起的。
这种现象不仅在火车中存在，在其他波动中也同样存在，并且在实际应用中也有着广泛的应用。
多普勒效应及应用
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：应运动时，回声 的频率有所改变，此种 频率的变化称之为频移。
17
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。
❖ 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
22
课后练习
❖ 2、当火车进站鸣笛时，我们可以听到的声调 （）
26
解：设火车的速度为vs
由
v1
'
u
u vs
v
v2
'
u
u vs
v
可得
v1 ' u vs v2 ' u vs
进一步可得
vs
v1 ' v2 v1 ' v2
'u '
= 440 - 392 ×340 440 + 392
= 19.6(m / s)
27
❖ 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。
18
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。
19
应用之六（光谱线的红移——宇 宙膨胀学说的理论基础）
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左边的数值是B在铁道上 时听到A过来时汽笛发出 的频率，当A比较远时(不 一定很远)，B在铁道旁听 到汽笛的频率与在铁道上 听到的频率差不多。 右边的数值是B在铁道上时 听到A离开时汽笛发出的频 率，当A比较远时，B在铁 火车A运动得越快，路 道旁听到汽笛的频率与在铁 人B听到火车在远处汽 道上听到的频率差不多。 笛声的频率就越高；A 经过B旁边时，频率降 低得更快；A远离B时， 频率降得更低。
MATLAB可视化 大学物理学
第六章结束 湖南大学物电院 周群益老师谢谢您的使用!
{范例6.10} 火车运动的多普勒效应
一列火车A的汽笛声的频率是f0，当火车鸣着笛通过 一个道口时，一位路人B离铁轨的垂直距离为d，B在 道口听到火车的频率是多少？ [解析]如图所示，当波源运动速度不在波源与 接收者的连线上时，只有径向速度才是有效的。 因此，路人B听到的 火车汽笛声的频率为 v fB = f0 v − v A cos θ 由于 cos θ = A θ vA d B x
随着火车由远而近，再由近而远，x将从负到正连续 变化，路人接收的汽笛声的频率都是持续降低的。 当x = 0时 可得fB = f0 当火车A和路人B 擦身而过时，路人 接收的频率等于火车发出的频率。
当火车A由远而近， 再由近而远时，路 人B听到A汽笛声的 频率是持续降低的。 当A比较远的时候，B 听到A汽笛声的频率比 A静止时发了出的频率 高；随着A的运动，B 听到的频率稍有降低； 当A的速度方向与波的 当A经过B旁边时，B听 传播方向垂直时，B听 到的频率迅速降低； 到的频率是A静止时发 出的频率；当A远离B 时，B听到汽笛声的频 率只稍为降低。
−x d +x
2 2
所以
fB =
v v + vA x / d 2 &多普勒效应
[讨论] f B =
v v + vA x / d + x
2 2
f0
①如果d = 0，可得 这是波源的速度方 v v f f 0 (x > 0) 向和接收者在一条 fB = f 0 (x < 0)，B = v + vA 直线上的情况。 v − vA ②如果d ≠ 0，当x→-∞时，可 得上面公式的第一式，可见： 火车A从很远处开来时，路人 B听到笛声的频率接近于火车 A沿直线迎面而来的频率； 当x→+∞时，同理可知： 火车A在很远处开去时， 路人B听到笛声的频率 接近于火车A沿直线背 面而去的频率。