多普勒效应
多普勒效应
超声波 应用6、超声波探伤：由于超声波的穿透能力很强， 可以制成超声波探伤仪，用来探查金属、陶瓷、混 凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、 空洞和裂纹等缺陷。 应用7、B超：就是利用超声波的发射，来探查人体 内部的各种器官、组织等有无异常，还可以确定肿 瘤的有无、位置和大小等等．
超声波 应用8、利用超声波清洗污垢：金属零件、玻璃和陶 瓷制品的除垢是件麻烦事，但如果在放有这些物品 的清洗液中通入超声波，清洗液的剧烈振动冲击物 品上的污垢，能够很快清洗干净。 应用9、声呐：超声波在水中传播 的距离要比光波和无线电波远得多。 水声测位仪就是根据超声波的这种 特性制成的装置，这种装置既能发 出短促的超声波脉冲．又能接收被 潜艇、鱼群或海底反射回来的超声 波，根据反射波滞后的时间和波速， 就可以确定潜艇、鱼群的位置或海 水深度
次声波 1、次声波的特点：次声波由于频率小 ,故波长较 长,易发生衍射,传播距离较远。 2 、次声波的应用：通过次声波探知几千千米外的 核武器试验和导弹的发射，或预报破坏性很大的 海啸、台风。 3、次声波对人体的影响
1）次声波1-3Hz：可以使人产生恐惧，地震前动物的不安， 也是这个频率的次声波引起； 2）次声波3-6Hz：能使人精神失常，失去理智； 3）次声波8-12Hz：可以使人思维集中，增强记忆力； 4）太强的次声波将使人感到烦躁、耳鸣、头痛、恶心和心 悸，人的晕船和晕车就是由于机械振动、空气和海浪摩擦发 生的次声波引起；特别强的次声波还会使人四肢麻木、耳聋、 鼻孔出血、内脏破裂，直至死亡。
（2）临床上应用多普勒效应:彩色多普勒超声诊断系统 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
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
什么是多普勒效应
什么是多普勒效应
多普勒效应是一种物理现象，描述了当光源或声源相对于观察者发生相对运动时，观察者所感知到的频率或波长的变化。
多普勒效应分为多普勒频移和多普勒波长变化两种形式，分别用于描述光学和声学的情况。
多普勒频移（Doppler Frequency Shift）：
1. 光学多普勒效应：
•描述：当光源或观察者相对于彼此运动时，观察者测量到的光频率会有所改变。
•频率变化：如果光源和观察者相向运动，光频率升高（蓝移）；如果它们远离彼此，光频率降低（红移）。
•应用：光学多普勒效应在天文学中广泛应用，用于测量星体的运动速度和方向。
多普勒波长变化（Doppler Wavelength Shift）：
1. 声学多普勒效应：
•描述：当声源或听者相对于彼此运动时，听者感知到的声音波长会发生变化。
•波长变化：声源和听者相向运动时，听者感知到的声音波长缩短；相远离运动时，波长延长。
•应用：声学多普勒效应在实际生活中广泛应用，例如警车、救护车的声音变化。
数学表达：
多普勒效应的数学表达式取决于具体情境，但一般可以用下面的公式来表示频率变化：
f′=v∓vsf(v±v0)
其中：
•f′ 是观察者测量到的频率，
• f 是光源或声源的固有频率，
• v 是波在介质中的传播速度，
• v0 是观察者相对于介质的速度（正表示远离，负表示相向运动），
• vs 是光源或声源相对于介质的速度（正表示远离，负表示相向运动）。
多普勒效应的重要性在于它使我们能够测量和理解运动物体的速度，同时也应用于通信、雷达技术等领域。
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
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。
学科网
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）。
多普勒效应(高中物理教学课件)
不变时，观察者接收到的频率也不变（例：二者同速同
向运动、波源绕观察者做圆周运动接收到的频率都不变）
注意：
①在多普勒效应中，波源的频率是不变的，只是观察者 接收到的频率发生了变化 ②多普勒效应也是波特有的现象，不仅机械波，电磁波 和光波也会发生多普勒效应
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分44秒
课堂训练：
6.关于多普勒效应，下列说法正确的是（ C ） 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有相对 运动而产生的 D．只有声波才可以产生多普勒效应
7.当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调（A） 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
课堂训练：
1.关于多普勒效应下列说法中正确的是（ B） A、只有声波才有多普勒效应 B、光波也有多普勒效应 C、只有机械波才有多普勒效应 D、电磁波不能发生多普勒效应 2.(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是( BCD) A.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率和波源的频率 都变化了 B.发生多普勒效应时,观察者接收到的频率发生了变化,但 波源的频率不变 C.多普勒效应是在波源与观察者之间发生相对运动时产 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,它 适用于一切波
雷达测速用的电磁波，光速远大于车速，不需要考虑多 普勒效应，如果是超声波要考虑，B错误。C铁路工人是 根据振动的强弱对列车的运动作出判断的，C错误。
课堂训练：
4. (多选)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,下列关于女同学的感受的说法正确的 是( AD ) A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高 B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高 C.女同学从C点向D点运动时,她感觉哨声音调不变 D.女同学从C点向B点运动时,她感觉哨声音调变低
多普勒效应
多普勒效应多普勒效应Doppler effect水波的多普勒效应多普勒效应13原理多普勒效应指出，波在波源移向观察者接近时接收频率变高，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。
但是由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验验证，几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。
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，反之则观察到的波源频率为（c-v）/λ。
一个常被使用的例子是火车的汽笛声，当火车接近观察者时，如果观察者远离波源，其汽鸣声会比平常更刺耳。
你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。
同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。
如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己。
而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。
或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。
产生原因：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，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变．在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大．同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小．4公式观察者(Observer) 和发射源(Source) 的频率关系为：为观察到的频率；为发射源于该介质中的原始发射频率；为波在该介质中的行进速度；为观察者移动速度，若接近发射源则前方运算符号为+ 号, 反之则为- 号；为发射源移动速度，若接近观察者则前方运算符号为- 号，反之则为+ 号。
多普勒效应的解释与应用声音和光的频率变化原理
多普勒效应的解释与应用声音和光的频率变化原理多普勒效应是物理学中一个重要的现象，它揭示了声音和光在运动物体接近或远离观察者时频率的变化。
在本文中，我将对多普勒效应的原理进行解释，并介绍一些与多普勒效应相关的实际应用。
一、多普勒效应的原理解释多普勒效应是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒于19世纪初提出的。
该效应指出，当发射波源和观察者相对运动时，接收到的波的频率会发生变化。
1. 声音波的多普勒效应考虑一个警车以一定速度向某一方向行驶，并且车上发出警笛声。
当警车靠近观察者时，观察者听到的声音频率会增加，声音变高；当警车远离观察者时，观察者听到的声音频率会减小，声音变低。
这种现象的解释是：当警车向前移动时，每个发出的声波波峰都要比前一个波峰到达观察者的位置更接近，因此观察者接收到的声波波峰的频率更高。
相反，当警车远离观察者时，每个发出的声波波峰都要比前一个波峰到达观察者的位置更远，因此观察者接收到的声波波峰的频率更低。
2. 光波的多普勒效应对于光波，多普勒效应同样适用。
当光源和观察者相对运动时，观察者接收到的光波频率也会发生变化。
然而，由于光波传播的速度极高（约为30万公里每秒），通常情况下多普勒效应对光波的频率变化影响不大。
二、多普勒效应的应用多普勒效应在实际生活中有着广泛的应用，尤其在声学和天文学领域。
1. 多普勒测速仪多普勒测速仪是一种利用多普勒效应来测量车辆速度的设备。
通过测量由车辆发出的声波的频率变化，可以确定车辆的运动速度。
多普勒测速仪在交通管理和道路安全方面发挥着重要的作用。
2. 天文学中的红移和蓝移在天文学中，多普勒效应被广泛应用于测量星系和其他宇宙对象的运动速度。
根据多普勒效应的原理，当一个星系远离地球时，它的光波频率将发生减小，即向红端移动（红移）；相反，当一个星系接近地球时，它的光波频率将发生增加，即向蓝端移动（蓝移）。
通过观察这种频率的变化，天文学家可以研究宇宙的膨胀和星系的运动。
多普勒效应
多普勒效应及应用生活中会有这样的经验:火车急速离去时，汽笛声调会低沉下去;而迎面驶来，声调则变高，这种现象物理上称之为多普勒效应，它是波动现象特有的规律. 它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的。
多普勒效应是波动过程的共同特征，现在，此效应在激光测速、卫星定位、医学诊断、气象探测等很多领域有着广泛的应用。
1 多普勒效应及其表达式由于波源和接收器（或观察者）的相对运动，使观测到的频率与波源的实际频率出现差异。
这种现象叫多普勒效应。
1.1.1 声波的多普勒效应的普遍公式为了方便问题的讨论 , 我们假设观测者 R 相对于介质静止 , 波源S 相对于介质以速度 v 运动 , 运动方向跟连线 SR 相垂直 , 波相对于介质的传播速度为，如图所示以静止的观测者 R 建立静止参照系 , 运动的波源 S 建立运动参照系 . 设波源开始时位于 S , 经过一段微小的时间后运动到S ′处，波源在 S 处发射位相为的波的时刻 , 相对于静止参照系 R 是, 而相对于运动参照系 S 是 ; 波源在 S ′处发射位相为 U 的波的时刻 , 相对于静止参照系 R 是 t , 而相对于运动参照系 S 是 t ′ . 设波源所发射的波的频率为 f , 则有U - = 2 P f ( t ′ - ). (1) 对于观测者 , 其接收到波源所发出的位相为的波的时刻为=+ SR ／. (2)其所接收到波源所发出的位相为 U 的波的时刻为= t + S ′ R ／ . (3)设观测者所观测到的波的频率为 f ′ , 则有U -= 2 P f ( - ), . (4)由 (2) 式和 (3) 式得- = t - + ( S ′ R - SR ) ／. (5)在上如图 2, 我们在 S ′ R 上取一点 B , 使得 RS = RB , 则S ′ R - SR = S ′ B , 由于我们讨论的时间间隔很短 , 故 S ′ B 也很短 , 可以认为 SB ⊥ S ′ R , 于是有S ′ B = S ′ R - SR = SS ′sin △ H = v ( t - )sin △ H .上式中 t - 是微小量 , △ H 也是微小量 , 故 ( t - )sin △ H 是二级微小量 , 略去不计 , 则有 S ′ B = S ′ R - SR = 0, 于是 (9) 式变为- = t - , (6)由 (1) 、 (4) 和 (6) 式得f ′ ( t - ) = f ( t ′ -), (7)其中 , t ′ - t ′ 0 为运动参照系波源 S 上的时间间隔 , t - 为静止参照系观测者 R 上的时间间隔 .1.1.2声波的横向多普勒效应由于声波的传播速度远小于光速 c , 因而声波不符合相对论原理 .对声波而言 , 其时空变换关系符合伽利略变换 , 即有t - = t ′ - , 于是由( t - ) = f (t ′ - ), 式得= f由上式可知 , 对声波而言 , 观测者所观测到的声波频率与源所发出的声波频率是一样的 . 声波没有横向多普勒效应 .1.2.1光波（电磁波）多普勒效应的普遍公式B 静止于∑’系相对于∑系的原点O ’，且∑’系相对于∑系以速度v 沿XX ’正方向运动。
多普勒效应名词解释 医学影像
多普勒效应名词解释序号一：多普勒效应的概念多普勒效应是指当波源或接收者相对于媒质运动时，波的频率和波长发生变化的现象。
在医学影像领域中，多普勒效应广泛应用于超声医学影像中，用于血流速度的检测、心脏功能的评估等方面。
序号二：多普勒效应原理多普勒效应的原理是基于波的相对运动而产生频率和波长变化的现象。
在超声医学影像中，当超声波与运动的血液相互作用时，超声波的频率会因为血液运动的速度而发生变化，从而产生多普勒频移信号。
根据多普勒频移信号的特点，可以计算出血流速度和方向，实现对血流情况的监测和分析。
序号三：多普勒超声成像技术多普勒超声成像技术是利用多普勒效应原理，通过探头发射超声波并接收回波信号，来实现对血流速度和方向的测量和显示。
多普勒超声成像技术可以实现动态观察血流的速度和流动情况，对于心脏功能、血管疾病等方面的诊断具有重要的临床意义。
序号四：多普勒超声在医学影像中的应用多普勒超声在医学影像中广泛应用于心血管病、妇产科、内科和外科等多个领域。
在心血管领域，多普勒超声可以实现对心脏功能的评估、心脏瓣膜的检测、颈动脉和下肢动脉的血流速度测量等；在妇产科领域，可以用于妊娠期胎儿的血流监测、卵巢肿块的诊断等；在内科和外科领域，可以用于肝脏、肾脏等器官的血流检测、深部静脉血栓的诊断等。
序号五：多普勒超声的优势多普勒超声具有无创伤、安全、无辐射等优点，适用于各个芳龄段和各种疾病的患者。
由于其成本低廉、操作简便、信息获取快速等特点，因此被广泛应用于临床诊断和治疗中。
结语多普勒效应作为一种重要的医学影像技术，通过超声波的频率变化来实现对血流速度和方向的测量，为临床医学提供了重要的辅助诊断手段。
随着医学影像技术的不断发展和完善，相信多普勒超声在临床医学中将发挥越来越重要的作用，为医疗领域的发展和患者的健康提供更多的帮助。
在医学影像领域中，多普勒超声成像技术的应用领域不断扩大，不仅可以用于心血管疾病、妇产科和内、外科的诊断，还可以在肿瘤学、神经科学等领域发挥重要作用。
多普勒效应原理公式
多普勒效应原理公式
多普勒效应计算公式分为以下三种：
1、纵向多普勒效应（即波源的速度与波源与接收器的连线共线）：
f'=f[(c+v)/(c-v)]^(1/2)，其中v为波源与接收器的相对速度。
当波源与观察者接近时，v取正，称为“紫移”或“蓝移”。
否则v取负，称为“红移”。
2、横向多普勒效应（即波源的速度与波源与接收器的连线垂直）：f'=f(1-β^2)^(1/2)，其中β=v/c。
3、普遍多普勒效应（多普勒效应的一般情况）：f'=f[(1-β^2)^(1/2)]/(1-βcos θ)，其中β=v/c，θ为接收器与波源的连线到速度方向。
多普勒效应是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。
主要内容为：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。
具有波动性的光也会出现这种效应，又被称为多普勒-斐索效应。
因为法国物理学家斐索，于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了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。
多普勒效应
多普勒效应多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。
主要内容：物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。
它指出，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。
适用范围：多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。
多普勒效应的应用医学声波的多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超。
彩超简单的说就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先说说超声频移诊断法，即D超，此法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，D超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像。
彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。
由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，实际应用受到了广泛的重视和欢迎，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。
交通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，根据反射波的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监视器有时就装在路的上方，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。
移动通信在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。
当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。
也加大了移动通信的复杂性。
多普勒效应
火车在进站时离观察者越来越近， 火车在进站时离观察者越来越近，人们 听到汽笛声的响度越来越大， 听到汽笛声的响度越来越大，实际上多数 人把响度的变大误认为是音调在升高了。 人把响度的变大误认为是音调在升高了。 同理，火车出站时响度越来越小， 同理，火车出站时响度越来越小，人们听 到汽笛声的响度越来越小， 到汽笛声的响度越来越小，多数人把响度 的变小误认为是音调在变低了。 的变小误认为是音调在变低了。
四、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 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 2.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判 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 3.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率 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， 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， 到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度 4.由地球上接收到遥远天体发出的光波的频 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频 率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
三、多普勒效应是波动特征，根本原因在于波源 多普勒效应是波动特征， 和观察者的相对运动。 和观察者的相对运动。 多普勒效应是波动过程共有的特征， 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械 电磁波和光波也会发生多普勒效应。 波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 支持宇宙膨胀说的红移现象） （支速度靠近波源， 若观察者 以速度靠近波源，则他相对于波面的运动 以速度靠近波源 速度为（ ＋ ），可认为波相对于观察者的有效波 速度为（u＋vs），可认为波相对于观察者的有效波 速为（ ＋ ），波长仍为 波长仍为λ， 速为（u＋vs），波长仍为 ，则单位时间内观察者 接收到的完整波个数， 接收到的完整波个数，即观察者的接收频率为
多普勒效应解释
多普勒效应解释
多普勒效应是指当光、声波或其他波源与观测者之间相对运动时，观测者会感受到波的频率和波长的变化。
如果波源与观测者接近，则波的频率会变高，波长会变短，这被称为“蓝移”；如果波源远离观测者，则波的频率会变低，波长会变长，这被称为“红移”。
在光学中，多普勒效应是指观测者和光源之间的相对速度导致光谱线的频率移动。
如果光源向观测者移动，则光谱线会向蓝色移动；如果光源远离观测者，则光谱线会向红色移动。
这种现象被广泛用于天文学领域，可以帮助科学家确定星系和行星的运动速度、距离和组成成分。
在声学中，多普勒效应也是指观测者和声源之间的相对速度导致声波频率的变化。
例如，当一个警车向你开过来时，你会听到警车的声音变高，因为声波频率增加了，这是由于警车和你之间的相对速度引起的。
反之，当警车远离你时，你会听到声音变低，因为声波频率降低了。
总的来说，多普勒效应是一种基本物理现象，广泛应用于天文学、声学和其他领域。
理解多普勒效应对于研究运动和相对速度具有重要意义。
多普勒效应
折射定律：
入射线、法线、折射线共面，入射线与折 射线分居法线两侧．入射角、折射角的正弦比 等于波在第一种介质和第二种介质中的速度比
sin i v1 sin r v2
折射的原因：波在不同介质中速度不同
四、波的折射定律证明 由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点 经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A 点的到达C点，
波的波源。其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包
络面（拿布去包裹形成的面）是新的波面
二 、惠更斯原理 确定下一时刻平面波的波面
t +Δt 时刻的波面(包络面)
vΔt
. . . . . . . . .
子波波源
t 时刻的波面
二 、惠更斯原理 确定下一时刻球面波的波面
t +Δt 时刻
的波面(包络面)
uΔ t
B`B AA`
AB `B B`AA` A`AB ` BB `A
a
c
b
i i'
A
B v t A`
i i'
B`
a` c` b`
i` i
证毕
四、波的折射 波从一种介质进入另一种介质时，波的传 播方向发生了改变的现象 折射角（r）：折射波的波线与法线的夹角
i
介质I
介质II
法线
界面
r
四、波的折射
多普勒效应的应用
多 普 勒 天 气 雷 达惠更斯原理
一、波面和波线 波面：振动状态相同的质点组成的面。水波的波面 是一个个圆；空间一点发出的球面波，波面是以波 源为球心的一个个球面；对于平行光（光也是一种 波）波面是平面 (类比等势面）。 波线：箭头表示波的传播方向的线（类比电场线） 波面和波线的关系：垂直 （类似电场线与等势面的关 系） 波线 波线
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目录绪论…………………………………………………………………………………………1多普勒及多普勒效应简介……………………………………………………1.1多普勒……………………………………………………………………………1.2多普勒效应………………………………………………………………………2多普勒效应的原理……………………………………………………………2.1多普勒效应的解析………………………………………………………2.2多普勒效应及其表达式……………………………………………………2.2.1机械波多普勒效应的普遍公式………………………………………………2.2.2光波（电磁波）多普勒效应的普遍公式……………………………………2.3机械波的多普勒效应………………………………………………………2.3.1普遍公式………………………………………………………………………2.3.2几种特例………………………………………………………………………2.4声波的多普勒效应…………………………………………………………2.5电磁波的多普勒效应………………………………………………………3 多普勒效应的应用………………………………………………………………3.1医学上的应用…………………………………………………………………3.2交通的应用……………………………………………………………………结论…………………………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………………………摘要本文首先以声音和激光的多普勒效应为例，对声波、光波及电磁波的多普勒效应原理进行详细阐述，并详细介绍了多普勒效应在医学治疗、气象监控与预警、卫星通信和军事雷达测速与追踪等领域的具体应用：如全数字化彩超、多普勒超声诊断、多普勒天气雷达、GPS导航、多普勒机载火控雷达等等。
以具体实例的形式介绍了多普勒效应对人类科学发展的重要影响。
关键词：多普勒效应，电磁波，声波，光波英文摘要Based on the Doppler effect of sound and laser as an example, carries on the detailed elaboration to the sound wave, light wave and the Doppler effect of electromagnetic wave theory, and introduces the practical application of Doppler effect in medical treatment, weather monitoring and warning, satellite communications and military radar and tracking fields: such as digital color Doppler ultrasound, Doppler ultrasound diagnosis, Doppler weather radar, GPS navigation, Doppler of airborne fire control radar and so on. A concrete example is the important influence of the Doppler effect on the human development of science.绪论多普勒效应是多普勒于1842年在布拉格举行的皇家西米亚学会科学分会会议上提出的，用于解释双子星的子星和变星的颜色和大小受到星体沿视线方向运动的影响。
多普勒效应的提出受到了大多人的批评和质疑，当时的科技水平使大多数人认为那只是一个荒谬的思想，然而人们通过声学中频率的变化第一次验证了多普勒效应原理的正确性。
最常见的多普勒效应是声学的多普勒效应，即火车汽笛变频的实验，声学的验证试验相对较简便也更容易为人们所接受，其后不久，俄罗斯科学家贝勒波尔斯基第一次用光学的方法验证了多普勒效应的正确性。
多普勒效应是波源和观察者有相对运动时观察者接收到的波的频率与波源发出频率不同的现象。
现在，多普勒效应已经成为普遍认同并且开始广泛应用的规律。
目前，多普勒效应技术在许多科学领域如交通和医疗诊断等各个方面都有着十分广泛的应用。
如医学上用多普勒效应形成形成彩色多普勒超声血流图像等。
多普勒效应的最大优越点就是能与许多学科交叉，各科的学者巧妙地用移植的方法进行创新、吸收甚至引入某一领域内的理论、技术和方法来解决新难题。
多普勒效应将越来越造福于我们的日常生活。
本文将对多普勒效应的原理，应用和前景作相应的阐述。
1、多普勒及多普勒效应简介1.1多普勒1803年11月29日 ,多普勒出生于奥地利的萨尔茨堡，多普勒在数学方面显示出超常的水平,1825 年他以各科优异的成绩毕业,之后回到萨尔茨堡教授哲学,后来又去维也纳大学学习高等数学、力学和天文学。
1841 年，正式担任布拉格理工学院的数学教授，多普勒治学严谨,曾经被学生投诉“考试过于严厉”而接受学校调查,繁重的工作和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下。
1850 年,他被委任为维也纳大学物理学院的第一任院长,可是3年后多普勒便在意大利的威尼斯去世,年仅49岁。
多普勒的研究范围还包括光学、电磁学和天文学。
他才华横溢、创意无限,经常有各种奇思妙想,尽管并不是都可行,却经常能给别人以启迪。
1.2多普勒效应多普勒效应（ Doppler Effect ）是奥地利物理学家及数学家多普勒于1842 年在他的文章“On the Colored Light of Double Stars”中首先提出来的，因波源和观测者有相对运动而出现的观测频率与波源频率不相等的现象,叫做多普勒效应。
多普勒效应的发现者是奥地利物理学家及数学家克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler ,1803～1853）。
该效应是指当波源与观察者的相对位置发生变化的时候,观察者接收到的波的频率会发生变化的现象。
多普勒效应已被广泛地应用于科学技术的多个领域,如多普勒B 超、多普勒测速仪、多普勒计程仪等等。
2、多普勒效应的原理2.1多普勒效应的解析原理:多普勒效应指出，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。
但是由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。
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。
产生原因：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，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变。
在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小适用范围：多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。
他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低,即移向光谱的红端，称为红移，天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。
反之，如果天体正移向银河系，则光线会发生蓝移。
在移动通信中，当移台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。
当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。
也加大了移动通信的复杂性。
2 .2多普勒效应及其表达式2.2.1机械波多普勒效应的普遍公式设波源S 发出的波在媒质中的传播速度为v 、频率为S f , 接收器R 接收到的频率R f ,,以媒质为参考系，波源与接收器相对于媒质的运动速度分别为S u 和R u ，S u 和R u 与波源和接收器连线的夹角分别为S θ和R θ，如图1.1所示，此时可以推导得到：S SS R R R f u v u v f θθcos cos -+=（1.1）Su此式为波源和接收器沿任意方向彼此接近时的多普勒效应公式。
如果波源和接收器沿任意方向彼此远离时如图1.2所示，同理可推导出：SSS R R R f u v u v f θθcos cos +-=（1.2）以上公式只适用于低速运动的物体，而且从中可以看出多普勒效应不但与图1.1 波源和接收器沿任意方向彼此接近S图 1.2 波源和接收器沿任意方向彼此远离S波源和接收器的运动速度有关，而且还与波源与接收器的相对位置有关，同时还能得出许多书中给出的特列——即在同一直线上运动S 和R 的多普勒效应公式形式。
2.2.2光波（电磁波）多普勒效应的普遍公式如图1.3所示，观察者A 静止于∑系中的Q 点，光源B 静止于∑’系相对于∑系的原点O ’，且∑’系相对于∑系以速度v 沿XX ’正方向运动。
设光源发出光波的频率为0f ，观察者接受到光波的频率为f，则有:θββcos 112--=f f (c v =β) （1.3）当0=θ时:)()(0v c v c f f -+= （1.4） 发生“蓝移” 当πθ=时:)()(0v c v c f f +-= （1.5） 发生“红移” 当2πθ=时: 201β-=f f （1.6）当c v <<时:’)图1.3 光波的多普勒效应)cos 1(0θβ+=f f （1.7） 由0=θ或πθ=可得经典物理学中的多普勒效应公式，2πθ=时有0f f =，即经典学物理学中只能得到纵向多普勒效应，而无法得到横向多普勒效应。
2.3机械波的多普勒效应2.3.1普遍公式我们首先对机械波在均匀各向同性媒质中传播时出现的多普勒效应表达式进行简单推导并讨论之。
假如波源和观察者都在运动,且速度的方向不在同一条直线上。
设0v 和v 分别表示波源频率和观察者测量的频率,S v 和B v 分别是波源和观察者相对于媒质的运动速度,以u 表示波在媒质中传播的速度, 用1θ和2θ分别表示波源速度和观察者速度与波源和观察者连线间的夹角,如图1所示。