6-6 多普勒效应
6多普勒效应
• 即时应用
• 1．关于多普勒效应，下列说法中正确的是 (AB )
• A ．当波源与观察者有相对运动时，才会发生多
普勒效应 • B ．当波源与观察者运动的速度相同时，不会发 生多普勒效应 • C．只有机械波才能发生多普勒效应
• D．只要波源运动，就一定会发生多普勒效应
• 解析：选 AB. 当波源与观察者有相对运动时，他
• D．当火车离站时，鸣笛声的音调变高
下面说法中正确的是( BCD ) 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 ．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发 现的
思考题：一个警察监测车速，固定的监测仪发出频率为 f
二、多普勒效应
1、定义： 如果波源和观察者都相对于介质是静 止的，则波的频率就是波源的振动频率，观察 者所接收到的频率就是波源的振动频率．但是 如果波源或观察者相对于介质运动时，则观察 者所接收到的频率与波源的振动频率不同．这 种现象称为多普勒效应． 2、理解：
①波源与观察者相对于介质均为静止的情况 观察者所接收到的频率与波源的振动频率相 同．
特别提醒：
4、多普勒效应是波动过程共有的特征．不仅是 机械波，以后要讲到的电磁波和光波，也会发 生多普勒效应．为简单起见，我们只讨论机械 波波源和观察者在二者的连接线上运动的情 形．
5、观察者垂直于波的传播方向移动时，不 产生多普勒效应； 6、波的传播速度不因波源的移动而改变．
三、多普勒效应的应用——测量车速
故C选项不正确．
• 即时应用 • 2．(2011年保定高二检测)站在火车站台上的旅客 听到路过的火车鸣笛声的音调 (注：音调由频率决
多普勒效应的实际应用
多普勒效应的实际应用
答案：
多普勒效应的实际应用
1.雷达测速仪：雷达测速仪利用多普勒效应来检
查机动车的速度。
交通警察向行进中的车辆发射频率已知的电磁波（通常是红外线），然后测量
反射波的频率。
根据反射波频率变化的多少，可以知道车辆的速度。
2.超声波测速：超声波测速发射装置向行进中的
车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，从而确定车辆的速度。
3.医学诊断：在医学领域，多普勒效应被广泛应
用于“彩超”等医疗设备中。
通过测量反射波的频率变化，可以诊断血流的速度和方向，例如检测心血管内的血流方向、流速和湍流程度等。
多普勒效应的定义和原理
多普勒效应是指当波源或观察者相对于介质运动时，观察者所接收到的频率与波源的振动频率不同。
如果波源向观察者靠近，观察者接收到的频率会增加；如果波源远离观察者，观察者接收到的频率会减少。
这一效应是由奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒于1842年提出的，并被称为多普勒-斐索效应。
多普勒效应PPT教学课件
D．只有声波才可以产生多普勒效应
2、当火车进站鸣笛时，我们可听到的声 调________ A．变高 B．不变高 C．越来越沉 D．不知声速和火车车速，不能判断
光反应
光反应包括多个反应，最重要的是发生在 两种叶绿素蛋白质复合体（光系统Ⅰ和光 系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应。
贮存在NADPH 和 ATP 中
• 活跃的化学能意味着什么?
意味着能量很容易释放，供碳反应阶 段合成有机物利用。
• NADPH除了是携带一定能量的物质外， 还具有什么性质？ NADPH是强还原剂。
• NADPH用来还原什么？
光反应总结
• 场所：叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜
• 条件： 光、色素、酶
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．
二、多普勒效应的成因
声源完成一次全振动，向外发出一个波 长的波，频率表示单位时间内完成的全 振动的次数，因此波源的频率等于单位 时间内波源发出的完全波的个数，而观 察者听到的声音的音调，是由观察者接 收到的频率，即单位时间接收到的完全 波的个数决定的．
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．
三、多普勒效应的应用
1. 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.
实验
1、当波源和观察者相对介质都静止不动． 即二者没有相对运动时
单位时间内波 源发出几个完 全波，观察者 在单位时间内 就接收到几个 完全波．观察 者接收到的频 率等于波源的 频率．
多普勒效应公式推导
多普勒效应公式推导为了推导多普勒效应的公式，首先我们需要考虑光源和观察者的相对运动。
假设光源O以速度v_s相对于观察者V靠近，而观察者V以速度v_o相对于光源O远离。
接下来，我们考虑一个特定的光波从光源O发出，传播到观察者V的过程。
我们假设观察者处于休息状态，光波的速度为c，频率为f_0，波长为λ_0。
当光波离开光源O时，它将以光速c传播。
在时间t之后，它将传播到距离光源O的距离为ct的地方。
同样，观察者V也会以速度v_o移动到距离v_ot的位置。
根据相对论，光速在不同参考系中是不变的，即光波以光速c传播。
现在，我们考虑光波到达观察者V的时间和距离。
因为观察者V在时间t内移动了距离v_ot，所以光波需要额外的时间Δt = (v_ot)/c到达观察者V的位置。
在观察者V看来，光波的频率是f，波长是λ。
根据波动理论，光波的频率和波长之间存在关系：c=fλ。
利用这个关系，我们可以将光波在时间t和时间t+Δt内的传播距离表示为：ct和c(t+Δt)。
由于时间Δt的存在，观察者V接收到的光波的传播距离为：c(t+Δt) = (ct + v_ot)。
根据波长和频率的关系，我们可以将光波传播距离c(t+Δt)表示为频率f和波长λ的函数：c(t+Δt)=fλ。
结合之前的推导，我们可以得到：(ct + v_ot) = fλ。
现在我们将光波的频率和波长分别表示为f_0和λ_0，代入上述公式。
结合多普勒效应的定义，我们可以得到多普勒效应的公式：f=(c+v_o)/(c-v_s)*f_0其中，f是观察者V测量到的光波的频率，f_0是光源O发出的光波的频率，v_s是光源O相对观察者V的速度，v_o是观察者V相对光源O的速度。
此外，我们还可以推导多普勒效应与光波的波长之间的关系。
根据波长和频率的关系，我们可以得到：λ=(c-v_s)/(c+v_o)*λ_0其中，λ是观察者V测得的光波的波长，λ_0是光源O发出的光波的波长，v_s是光源O相对于观察者V的速度，v_o是观察者V相对于光源O的速度。
多普勒效应6个公式
多普勒效应6个公式多普勒效应是一个在物理学中相当有趣且重要的概念，它与我们日常生活中的很多现象都有着紧密的联系。
那咱们就来好好聊聊多普勒效应的这 6 个公式。
先来说说第一个公式，它描述的是当波源静止，观察者移动时的情况。
想象一下你站在路边，一辆警车拉着警笛呼啸而过。
当警车朝着你开来的时候，警笛声听起来音调很高，而当它远离你的时候，警笛声的音调就变低了。
这就是多普勒效应在起作用。
咱们再看第二个公式，这回是观察者静止，波源移动的情况。
就像在一个安静的操场上，有个同学拿着喇叭一边跑一边喊话。
当他跑向你的时候，你听到的声音会更尖锐，跑离你的时候声音就变低沉了。
第三个公式就稍微复杂一些啦，它是波源和观察者都在移动的情况。
这就好比你坐在一辆行驶的公交车上，旁边有另一辆鸣着喇叭的车与你同向或者反向行驶，你所听到的喇叭声音的变化就得用这个公式来计算。
说到这，我想起之前有一次坐火车的经历。
我坐在靠窗的位置，看着窗外的风景。
这时，对面轨道上也来了一列火车，当两列火车相向而行时，那呼啸而过的声音明显和平时听到的不太一样，频率变化得特别明显。
当时我就在想，这不就是多普勒效应嘛！等两列火车背向而行的时候，声音的变化又不一样了。
接着说第四个公式，它是在介质运动的情况下，波源静止观察者也静止的情况。
这有点像在流动的河水中，水波的传播。
第五个公式是介质运动，波源移动观察者静止的情况。
最后一个公式是介质运动，波源和观察者都移动的情况。
这 6 个公式虽然看起来有点复杂，但只要我们结合实际的例子去理解，其实也没那么难。
就像前面提到的那些生活中的场景，多去观察、多去思考，就能更好地掌握多普勒效应的奥秘。
总之，多普勒效应的这 6 个公式是物理学中的重要工具，它们帮助我们解释和理解很多有趣的现象。
只要我们用心去感受生活中的物理，就能发现科学的魅力无处不在！。
6多普勒效应
9
�
u ν1 = ν u + vs
反射面接收到的是以vs向它接近的 波源的频率;反射面不动所以反 射面入射频率等于反射频率.
反射面 声源 观察者
A S Vs
u ν2 = ν u vs
拍频 ν = ν 2 ν 1 =
2v s u u ν ν = 2 2 uν u vs u + vs u vs
8
改写为: u 2 vs2 = 2uνvs ν 2uνvs 2 vs + u2 = 0 ν vs=0.25m/s
λ
u + vR u + vR = = ν uν u
(1)
λ
S
因为此时波源的频率就是波的频率
u + vR ∴ν ' = ν u
u vR
频率升高
vs = 0
离开波源运动, 若观察者以速度 vR 离开波源运动, 同理可得观察者接受到的频率: 同理可得观察者接受到的频率:
u
频率降低. 频率降低.
vR
2
ν '=
ν '=
u
λ
vR
λ
=
u + vR
vR
S
λ
(1)
v
u + vR ν '= λ'
λ'由(3)式确定.
u + vR u + vR ν '= = ν λ' u vs
vT
λ'
5
u + vR u + vR ν '= = ν λ' u vs
上述公式当vs等于0时,就是(1)式.
u + vR ν '= ν u
6.6 多普勒效应
0ν'ννννν=='0教学方案设计【题 目】§6.6多普勒效应【教学目的】了解多普勒效应及其产生原因【教学重点】多普勒效应的形成及结论【教学难点】对多普勒效应的理解和应用【教学方法】PPT 及课堂板书教学【教学思想】遵循教学基本规律，依据提出问题、分析问题和解决问题的能力培养要求，合理设计教学过程，详细讲解教学重难点；结合实际研究应用，培养学生学习兴趣，提高教学效果。
【教学内容及安排】通过实例应用引入通过公路上汽车测速仪的应用来引起学生对多普勒效应的形成及应用的兴趣。
一、什么是多普勒效应1、讨论：人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？波源的频率介质的频率观察者接收的频率结论：三者相对静止时2、多普勒效应：波源或观察者或两者相对于介质运动，那么观察者接收到的频率和波源发出的频率不相同，这种现象叫做多普勒效应。
二、原理分析1、波源不动，观察者相对介质以速度o v 运动图1波源不动，观察者相对介质以速度o v 运动多普勒效应示意图观察者接收的频率o 'u uνν+=v …………观察者向波源运动 o 'u u νν-=v …………观察者远离波源2、观察者不动，波源相对介质以速度s v 运动图2观察者不动，波源相对介质以速度s v 运动多普勒效应示意图s b'TT u u λλ-==v s 1''u T T νλ==-v观察者接收的频率s'u u νν=-v …………波源向观察者运动 s'u u νν=+v …………波源远离观察者kHz 100=νννu u 0'v += 1s 0h km 8.56""-⋅=+-==u ννννv v νs0v v -+=u u '"s ννv -=u u 3、波源与观察者同时相对介质运动s o (,)v vo s'u u νν±= v v o v 观察者向波源运动 + ，远离-；s v 波源向观察者运动- ，远离 +4、若波源与观察者不沿二者连线运动o s '''u u νν±= v v5、当s u >>v 时，前面的结论将失去意义，所有波前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成冲击波或激波，如核爆炸、超音速飞行等。
93知识讲解 多普勒效应、 惠更斯原理
多普勒效应、 惠更斯原理【学习目标】1．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．2．知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象． 3．了解多普勒效应的一些应用．4．知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射．5．知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长都与入射波相同． 6．知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同．知道折射角与入射角的关系．【要点梳理】要点一、多普勒效应 1．多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象叫做多普勒效应．多普勒效应是波独有的特征．声源完成一次全振动，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．观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数． 2．多普勒效应的解释为简单起见，我们只讨论波源和观察者在二者的连接线上运动的情形． （1）波源与观察者相对于介质均静止的情况． 观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同． （2）波源静止而观察者运动的情况．若观察者朝波源运动，由于观察者迎着波传来的方向运动，使得观察者在单位时间内接收到的完全波的个数大于波源发出的完全波的个数，即观察者接收的频率高于波源频率。
v v vf λλ+=>人测．若观察者背离波源即顺着波的传播方向运动，观察者的接收频率低于波源频率． v v vf f λλ-=<=人测．（3）观察者静止而波源运动的情况．当波源S 向观察者O 运动时，波源在前进过程中，不断地发射出波，而已经发射出的波仍以波速v 前进，而后继波的波源地点（球面的中心）向前移动，所以波源前面的波面被挤紧，因此波面间隔减小了；波源后面的波面稀疏了，因此，波面间隔增大了，如图所示．波在介质中的传播速度并没有改变，观察者在波源右方时，即波源接近观察者时，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大，vff v v =-测源；同样道理，观察者在波源左方时，即波源远离观察者时，接收到的频率减小，v ff v v =+测源．3．多普勒效应中接收到的频率f ′的计算公式（1）波源相对介质静止，观察者以速度0v 相对于介质运动． 00'v v f f v ±⎛⎫=⎪⎝⎭．“+”表示观察者走向波源， “－”表示观察者离开波源．（2）波源以速度v s 相对于介质运动，观察者相对于介质静止．0's vf f v v ⎛⎫=⎪±⎝⎭． “+”表示波源离开观察者， “－”表示波源向观察者运动．（3）波源与观察者同时相对于介质运动．相向运动：00's v v f f v v ⎛⎫+= ⎪-⎝⎭；反向运动：00's v v f f v v ⎛⎫-= ⎪+⎝⎭．4．多普勒效应的定性分析方法波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率增大；波源与观察者相互远离，观察者接收到的频率减小．5．多普勒效应的应用（1）多普勒测速仪测车速．（2）医用彩色超声波多普勒心动图仪测定心脏跳动，血管血流等情况．（3）电磁波的多普勒效应为跟踪目的物（如导弹、云层等）提供了一种简单的方法．在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用．（4）用多普勒效应测量其他星系向着还是远离地球运动的速率．要点二、惠更斯原理1．波阵面和波线波阵面：由振动状态相同的点组成的平面或曲面叫波阵面或波面．波线：与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫波线．2．球面波和平面波球面波：波阵面是以波源为球心的一个个球面，波线是这些球面的半径，这种波为球面波．平面波：波阵面是平面的波为平面波．3．惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．4．波的反射当波遇到障碍物时，会返回到原来的介质中继续传播，这种现象叫波的反射．入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α．反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β．反射定律：（1）入射波的波线、法线、反射波的波线在同一平面内，且反射角等于入射角．（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波的相同．5．波的折射（1）波传播到两种不同的可传播波的介质界面时，会有一部分进入第二种介质中，但波线会发生变化，这种现象叫波的折射．（2）折射角：折射波的波线与法线间的夹角，如图中的2θ．（3）折射定律：①内容：入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二种介质中的速度之比． ②公式：1122sin sin v v θθ=． 式中1θ和2θ分别为波在介质l 和介质2中的入射角和折射角，1v 和2v ，分别为波在介质l 和介质2中的波速．（4）折射率：由于一定介质中的波速是一定的，所以12v v 是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第二种介质对第一种介质的折射率，以12n 表示：1122v n v =． 当121n ＞，即12v v ＞时，折射波的波线偏向法线． 当121n ＜，即12v v ＜时，折射波的波线偏离法线．6．入射波、反射波、折射波的波速、波长、频率的关系 反射波的波长、频率、波速都与入射波相同．折射波的频率与入射波的频率相同，波速、波长都不相同． 7．波从深水区进入浅水区发生的现象由于深水区、浅水区分属不同介质，故在分界面发生折射，如图21θθ<，说明波在浅水区速度较小．8．波的反射与光的反射、波的折射与光的折射的比较（1）波的反射与光的反射可以类比，即波的入射角等于反射角，且波速、频率、波长都不改变．（2）波的折射与光的折射可以类比，折射都是发生在两种不同介质交界处，波的传播方向发生改变，无论是波还是光，它们的频率都不变；虽然它们的传播速度都发生变化，但对波其速度仅由介质决定，而对光其速度不仅与介质有关，还与频率有关．【典型例题】类型一、多普勒效应概念的理解例1．下列说法正确的是（）．A．若声波波源向观察者靠近，则观察者接收到的声波频率减小B．声波击碎玻璃杯的实验原理是共振C．超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多D．“闻其声不见其人”是声波的干涉现象【思路点拨】注意“波源的频率”、“观察者接收到的频率”的不同。
《6. 多普勒效应》PPT课件(部级优课)
测 速 仪
歼10战斗机
多 普 勒 相 控 阵 雷 达
天文学中的应用
小结： 1.学会了一些知识 2.学到了一个方法：
合理猜想—实验探究—归纳结论
3.了解了很多的实际应用
2.观察者相对介质静止不动，波源相对观察者运动 （1）波源靠近观察者时： f接受 f波源 （2）波源远离观察者时： f接受 f波源
3.二者同时相对运动
颜色 红 橙 黄 绿 青 兰 紫
光的频率（Hz）
3.81014 4.81014 4.81014 5.01014
5.01014 5.41014 5.41014 6.11014 6.11014 6.41014 6.41014 6.61014 6.61014 7.91014
§2.6 多普勒效应
小组合作探究
1.四个人为一个小组 2.每组一个连有电源的蜂鸣器， 一根绳子 3.讨论交流并动手操作
（找出使听到的声音频率发生 变化的情况有哪些？）
波源与观察者间的相对运动：
1.波源相对介质静止不动，观察者相对波源运动 （1）观察者靠近波源时： f接受 f波源 （2）观察者远离波源时： f接受 பைடு நூலகம்f波源
多普勒效应综合实验
多普勒效应综合实验著名的多普勒效应（Doppler Effect）首次出现在1842年5月25日，在布拉格举行的皇家波希米亚学会科学分会会议上，多普勒提交了一篇题为“Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne Des Himmels”（论天体中双星和其他一些星体的彩色光）的论文。
在这篇论文中，他提出了由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波源频率不同的现象，后来称之为多普勒效应，称这一原理为多普勒原理。
从论文的题目来看，他的主要出发点是要解释双星的子星和变星的颜色和大小，因为他相信这些参数都受到星体沿视线方向运动的影响。
他在论文的结论部分中写道：“关于运动对光学现象的影响的认识现在可以总结为以下几点：（1）如果一个发光物体—无论它是自发光的还是纯粹被照亮的物体，在沿观察者的视线方向以可与光速相比拟的速度趋近我们，或者是向后退，那么这一运动必然导致光的颜色和强度的变化；（2）如果在另一方面一个发光物体静止不动，而代之以观察者直接朝向或背离物体非常快速地运动，那么所有这些频率变化将会随之发生；（3）如果这一‘趋近’和‘背离’不是按照上述（1）和（2）假定的那样，沿着原来视线的方向，而是沿着与视线成一夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也要变化，这样这一星体同时会在位置上发生明显变化。
”多普勒效应的提出，在当时是有相当大的风险的。
因为他没有足够的实验数据作基础，没有充分的事实作依据，更没有经过适当的手段来验证，加上多普勒本人从来就没有进入过天文台，他提出星体运动的颜色变化，理所当然会遭到一些批评和反对。
可见后来的实验验证有多么重要! 多普勒凭借波动理论的基础，靠着严密的数学推导，得出了这一原理，第一次向人们提出了这种效应的存在，并且正确得出了计算声学频移的公式。
对多普勒效应最早的实验验证是在荷兰进行的，皇家气象学院院长布依斯·巴洛特（Buys Ballot）对多普勒星体颜色发生变化的预言提出批评。
6多普勒效应
（绝对温度3K左右）、低密度（约10-27kg/m3)状态。
2、重要证据 支持这种理论的重要根据是：我们的宇宙直到
今天仍然在不断地膨胀，大爆炸的余波仍然可见。
这就是利用多普勒效应得出的结论。
我们的宇宙在膨胀，请看……
6、多普勒效应
波动
四、多普勒效应的重要应用
1、通过对天体的观测，发现光谱线“红移”， 根据多谱勒效应，证明宇宙在膨胀，为“大 爆炸”宇宙学理论提供了重要的证据。
R ?
R S
参 考 系 : 媒质 符号规定 :
·Vs
Sห้องสมุดไป่ตู้
V·R
R
• S 向R 运动时，波源Vs 为正, 反之为负;
• R 向S 运动时，接收器VR 为正，反之为负。
• 波速 u : 波在媒质中的传播速度
• S : 波源振动频率； • R : 接收器接收到的频率； • W (= u / ) : 波（在媒质中）的频率。
波动
★ 若 S 和 R 的运动不在二者连线上
VS
VR
S ○
S
R
R ○
则:
R
u VR u VS
cos R cos S S
6、多普勒效应
波动
三、多普勒效应与大爆炸宇宙论
1、“大爆炸”模型 宇宙诞生于一个体积很小，温度极高的致密物
体的“大爆炸”，随着宇宙的膨胀，其中物质的密
度减少了，温度下降了，进而逐渐达到目前的低温
6、多普勒效应
波动
测速仪
6、多普勒效应
波动
奥地利物理学家多普勒（C.J.Doppler） 在1842年发
现：当波源 和接收器 有相对运动时, 接收
器所测得的频率 不等于波源振动的频率 ，
第6节 多普勒效应
（2）多普勒效应的产生不是取决于波源距观察者的 远近，而是取决于两者之间的相对运动的方向和相对 速度大小。
（3）多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波可以 产生，电磁波和光波也会发生多普勒效应
三、多普勒效应的应用
第6节 多普勒效应
一、什么是多普勒效应？ 当观察者和波源之间有相对运动时，观察者测得的
频率和波源频率 不同 的这种现象叫做多普勒效应。
二、多普勒效应是怎样产生的呢？
◆ 观察者和波源都相对介质静止时：
f接受 f波源
二、多普勒效应是怎样产生的呢？
◆ 波源相对介质静止，观察者相对波源运动时：
相对靠近：f接受 f波源 相对远离：f接受 f波源
二、多普勒效应是怎样产生的呢？
◆ 波观察者相对介质静止，波源相对观察者运动时：
相对远离
f接受 f波源
相对靠近
f接受 f波源
总之，多普勒效应产生的原因就是波源和观察者 之间存在相对靠近或相对远离：
当波源与观察者相对靠近时：f接收 ＞ f波源 ； 当波源与观察者相对远离时：f接收 ＜ f波源 ；
多 普 勒 天 气 雷 达多普勒颈脑血液测速仪多勒水流测速仪多普勒导航系统
法国幻影2000战斗机 美国AH-64“阿帕奇”直升机
6.多普勒效应
生活中的特殊现象
飞机飞近时，轰鸣声越来越尖锐；飞机飞远 时，轰鸣声越来嘶哑。是不是飞机的轰鸣声的频率 本身也发生了变化？
（一）多普勒效应(Doppler effect)
●现象(1842年发现)：当汽车 向你驶来时，感觉音调变高； 当汽车离你远去时，感觉音调 变低。 ●音调：由频率决定，频率 越高音调越高，频率越低音 调越低。 1、多普勒效应：波源和观察者之间有相对运 动时，观察者测得的频率与波源频率不同的 现象叫做多普勒效应。 注意：频率由声源决定，实际频率并没有变化。
f测
v波
波 v源T波
v波
v波 f波 v波 v源
v波 f波
波源离观察者运动
f测
波 v源T波
v波 v源
（二）多普勒效应的应用
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.
19
应用之一（雷电测试仪）
• 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。
20
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。
多普勒效应
3、多普勒效应中观测频率的计算
（1）波源不动，观察者相对波源运动
人教版-多普勒效应ppt-完美课件1
第 人三 教章 版-多5普勒多效普应勒p效pt应-完—美20课20件-210P2P1T【-精新品教课材件】（人 实教用版版（2）019） 高中物 理选修 第一册 课件(共 16张PP T)
问题
当堂检测
2.以下关于多普勒效应的说法正确的是( ) A.产生多普勒效应时,波源的振动频率发生变化 B.产生多普勒效应时,波源的振动频率并没有发生变化 C.多普勒效应实际上是指波速相对介质发生变化 D.人与波源有相对运动时,接收到的频率一定发生变化
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答案:B 解析:当观察者与波源有相对运动(接近或远离)时,观察者测得的频 率有变化,但波源的频率不变。尽管观察者与波源有相对运动,但 只要两者距离不变,此时就不会出现多普勒效应。
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问题
பைடு நூலகம்
当堂检测
对多普勒效应的理解 情境探究
如图所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回 摆动,当女同学靠近或远离男同学时,她感觉的哨音有变化吗?
多普勒效应计算公式推导
多普勒效应计算公式推导首先，我们需要明确波长（λ）和频率（f）之间的关系。
波长是指波动在单位时间内传播的距离，是波动在一个周期内所完成的振动次数（即频率）的倒数。
Speed = Frequency × Wavelength速度=频率×波长当波源或观察者相对于介质运动时，波动传播速度会发生变化，从而导致频率的变化。
根据相对论的特性，我们知道，当物体以速度v相对于观察者靠近或远离时，观察者会感受到频率的变化。
根据多普勒效应的定义，我们可以得出以下关系：观察者接收到的频率（f')=发射频率（f）×（速度v+声速）/（速度v−声速）其中，“+”号表示观察者和波源靠近，而“-”号表示观察者和波源远离。
在上述公式中可以看到，声速（v）被用于衡量波源和观察者之间的相对运动速度。
声速是介质中声音传播的速度。
需要注意的是，在计算中，我们通常使用光速（c）来代替声速，因为光速是相对于真空的最大速度。
对于声波而言，观察者所接收到的频率（f'）与源频率（f）之间的关系可以用以下公式表示：f'=f×（v+v_o）/（v−v_s）其中，“v_o”表示观察者的速度，“v_s”表示波源的速度。
接下来，我们将从声音传播的角度推导多普勒效应的计算公式。
首先，我们需要确定一个参考坐标系。
假设波源以速度v_s沿着正方向运动，观察者以速度v_o沿着负方向运动，速度v_s大于v_o。
波源正常发出的波动以声速v相对于观察者传播。
波源发送第一个波峰时，观察者与波源之间的距离是d = vt（t为时间）。
当观察者接收到第一个波峰时，波源已经向前运动了vt_m。
接下来，我们考虑波源在时间t内发送的波动传播距离。
由于波源的速度为v_s，观察者的速度为v_o，又因为光速（或声速）为v，我们可以得到以下关系：d=v×td=v_s×t（d + vt_m）= （v − v_o）× t（d + vt_m）/ t = v − v_o根据波长和频率之间的关系，我们可以得到以下公式：d + vt_m = λft=d/（v−v_o）将上述等式代入（d + vt_m）/ t = v − v_o：（d + vt_m）/ （d / （v − v_o））= v − v_o（d + vt_m）× （v − v_o）/d = v − v_o化简上述等式，我们得到：（d + vt_m）× （v − v_o）= v × dd + vt_mv − vt_mv_o = vdd = vt_mv/(v − v_o)f=v/λ=v/(d/f)v=f×λ将上述等式代入d = vt_mv/(v − v_o)：d = (f × λ × t_mv) / ((f × λ − v_o)）d=(f×λ×(d/v_s)×v_s)/((f×λ−v_o)）d=d/((f×λ−v_o)）f×λ−v_o=1f×λ=v_o+1f=(v_o+1)/λ我们可以从以上推导中得出多普勒效应的计算公式：f'=f×（v+v_o）/（v−v_s）或者：f'=(v_o+1)×(v+v_o)/(v−v_s)综上所述，这是多普勒效应的计算公式的推导过程。
多普勒效应在生活中的应用
多普勒效应在生活中的应用——李维土木工程系2003级2班 20030058 什么是多普勒效应,当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时～喇叭的音调会由高变低～好像汽车驶来的时候唱着音符“i”～离开的时候就唱音符“7”了(1842年～奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似的现象～他经过认真的研究～发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时～观察到的波的频率都会发生变化～并且做出了解释(人们把这种现象叫做多普勒效应(多普勒效应在我们日常生活中是可以感觉到的～如火车呜笛～从远到近时～人的耳朵感到的笛声是尖的～火车经过之后由近而远离去时～则笛声由尖变粗。
这是因为火车笛声具有某个频率～当朝向人来或背离人去时～火车与人之间相对运动～发生了频率的移动,频移,现象。
对于声波和其他波动～情况相似:当波源和观察者相对静止时～1s内通过观察者的波峰,或密部,的数目是一定的～观察到的频率等于波源振动的频率,当波源和观察者相向运动时～1S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～当波源和观察者互相远离时～观察到的频率变小。
多普勒效应在生活中的应用一、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。
二、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Doppler检查仪～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。
多普勒效应
多普勒J.C.Doppler 1803－1853
多普勒效应
假设: 声源和观测者在同一直线上运动, 且令
vS———声源相对介质的速度 声源相对介质的速度声源相对
介质的 速度声源相对介质的
速度————Sv0————观测者相
对一介般质情的况速: 度v0观 测0，者v相s对0 介质
的则速观度测观者测实者际相接受对的介频质率的为
v0 0，vs 0
(u v )Ts s
u v s
u u u vs
多普勒效应
波源 S相对介质以速度vSSSS远离观测者运动时远离观测者运 动时远离观测者运动时远离观测者运动时
v0 0，vs 0
(u v )sT s
u v s
u u u vs
u
umvs
多普勒效应
(三)声源和观测者在同一直线上运动
vs 0，v0 0
v0 v0
u
1 v0 u v0
u u
多普勒效应
观测者相对介质以速度v0远离波源运动时远离波源运动时 远离波 源运动时远离波源运动时000
vs0，vv000
u
1v0 u0 v
u u
SS
OOOO
v0v000000
uv 0
u
多普勒效应
(二)观测者静止在介质中, 波源 S相对介质以速度vS向SSS 着观测者运动.
二、多普勒效应应用
雷 达 测 速
汽车速率:
v c 2s
为什么?
多普勒效应
多普勒效应
例题 火车以 20 m·s-1的速度行驶, 若机车汽笛的频率为 500Hz, 问: (1)一静止观察者在机车前和机车后所听到的声 音频率各为多少?(2)设另有一列火车上有乘客, 当该列火车 以 10 m·s-1的速度驶近或驶离第一列火车, 乘客听到的声音 频率各为多少?(已知空气中声波的速率为340 m·s-1)
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多普勒效应
物理学教程 第二版) (第二版)
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 单位时间内观测者接收到的振动次 接收频率 数或完整波数. 数或完整波数
发射频率 ν s
νs =ν ′ ?
接收频率 ν ′
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
物理学教程 第二版) (第二版)
330 + 30 2)ν ′′ = ) × 500Hz = 461.5 Hz 330 + 60
3) 观察者听到的拍频 )
ν = ν ′ ν ′′ = 7 Hz
第六章 机械波
6 – 6 多普勒效应 利用多普勒效应监测车速, 例2 利用多普勒效应监测车速,固定波源发出频率 的超声波,当汽车向波源行驶时, 为 ν = 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 1 为 ν "= 110 kHz . 已知空气中的声速为 u = 330 ms , 求车速 .
ut
P1
P2
vs t
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; 5)卫星跟踪系统等. )卫星跟踪系统等
第六章 机械波
6 – 6
多普勒效应
物理学教程 第二版) (第二版)
例1 A,B 为两个汽笛,其频率皆为 , 为两个汽笛,其频率皆为500Hz,A 静 , 的速率向右运动. 止,B 以60m/s 的速率向右运动 在两个汽笛之间有一 观察者O, 的速度也向右运动. 观察者 ,以30m/s 的速度也向右运动 已知空气中的 声速为330m/s,求: 声速为 , 1)观察者听到来自A 的频率 )观察者听到来自 2)观察者听到来自 的频率 )观察者听到来自B 3)观察者听到的拍频 ) 1) 解 )
观察 者接 收的 频率
u ν '= ν u vs u ν '= ν u + vs
第六章 机械波
6 – 6
多普勒效应
物理学教程 第二版) (第二版)
三 波源与观察者同时相对介质运动
( vs , v o )
观察者向 u ± vo vo 观察者向波源运动 + ,远离 . ν '= ν u vs v s 波源向观察者运动 ,远离 + . 波源向 若波源与观察 者不沿二者连线运 动
第六章 机械波
6 – 6
多ห้องสมุดไป่ตู้勒效应
物理学教程 第二版) (第二版)
波源不动, 一 波源不动,观察者相对介质以速度
vo 运动
观察 者接 收的 频率
第六章 机械波
u + vo 观察者向 ν '= ν 观察者向波源运动 u u vo 观察者远离 远离波源 ν '= ν 观察者远离波源 u
6 – 6
多普勒效应
u ± v 'o ν '= ν u v 's
第六章 机械波
v's
vs
vo
v'o
6 – 6
多普勒效应
物理学教程 第二版) (第二版)
当 vs >> u 时,所有波 前将聚集在一个圆锥面上, 前将聚集在一个圆锥面上, 波的能量高度集中形成冲击 波的能量高度集中形成冲击 激波,如核爆炸, 波或激波,如核爆炸,超音 速飞行等. 速飞行等 多普勒效应的应用 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;
vO v sB
A
O
B
u = 330 m/s, v sA = 0, v sB = 60 m/s
330-30 ν '= × 500Hz = 454.5 Hz 330
u ± vo ν '= ν u vs
第六章 机械波
6 – 6 多普勒效应 例1 A,B 为两个汽笛,其频率皆为 , 为两个汽笛,其频率皆为50Hz,A 静 , 的速率向右运动. 止,B 以60m/s 的速率向右运动 在两个汽笛之间有一 观察者O,以30m/s 的速度也向右运动. 已知空气中的 观察者 , 的速度也向右运动 声速为330m/s,求: 声速为 , v sB vO 2)观察者听到来自 的频率 )观察者听到来自B A O B 3)观察者听到的拍频 ) 解
物理学教程 第二版) (第二版)
v0
解
u + v0 1)车为接收器 ν ' = ) ν u u v0 + u ν' = 2)车为波源 ν " = ) ν
u vs u vs ν "ν 1 v0 = vs = u = 56 .8 km h ν "+ν
车速
第六章 机械波
�
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观察者不动, 二 观察者不动,波源相对介质以速度
vs 运动
第六章 机械波
6 – 6
多普勒效应
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λ
T=
λ
u A
s
λ v sT
u
s'
vsT
λb
T '=
=
λb
u
u 1 u ν '= = = ν T ' λ vsT u vs
波源向 波源向观察者运动 波源远离观察者 波源远离观察者 远离