7-8-9多普勒效应1详解
一种粒子性的电磁波多普勒效应推导方案
云南师范大学学报(自然科学版) 2014年9月34卷5期(Vol.34No.5)Journal of Yunnan Normal Universit y DOI:10.7699/j.y nnu.ns-2014-071一种粒子性的电磁波多普勒效应推导方案*伍林,李刚(云南师范大学物理与电子信息学院,云南昆明650092)摘要:利用四维动量的洛伦兹协变性,以粒子观点导出电磁波多普勒效应公式.关键词:四维动量;协变性;电磁波;多普勒效应中图分类号: O441.4 文献标志码: A 文章编号: 1007-9793(2014)05-0060-03多普勒效应理论提出160余年,已经成为物理学界的主流认识.它表现为当波源与观测者存在相对运动时,波源发出的频率会发生变化.人们都有这种体会,火车高速向你开来,你会听到汽笛音调变高;如果火车离你越来越远,音调也会变低,这就是弹性波的多普勒效应.多普勒效应提出之初,法拉第刚刚建立电磁现象的统一理论,人类对物理规律的认识还处于相对较低的水平.1842年多普勒提出的原始理论并没有区分弹性波和电磁波的二元性.电磁波的多普勒频移关系是后来根据爱因斯坦狭义相对论的时空与速度变换导出的.自此,电磁波与弹性波的多普勒效应分道扬镳,形成了多普勒效应的二元理论.一般狭义相对论教材和资料均依据四维波矢量的洛伦兹协变性,以波动观点导出电磁波多普勒效应及光行差公式[1-2].为了解释光电效应,爱因斯坦提出了光子的概念.由于微观粒子普遍具有波粒二象性,以粒子观点导出电磁波的多普勒效应也是一个合理的方案,此方案与爱因斯坦提出的光子的概念更为协调一致.1能量-动量四维矢量根据狭义相对论力学,能量-动量构成四维洛伦兹协变量pμ=m0Uμ=(p,i c W)(1)其中Uμ为四维速度,p=γm0v为四维动量的空间分量,是相对论中物体的动量,p4=iW/c为时间分量,与物体的能量W有关.如图1所示,当Oᶄ系以恒速度v相对于O系沿X正方向运动时,两个参考系中的四维能量-动量满足洛伦兹协变性pᶄμ=αμνpν(2)其中αμν为洛伦兹变换变换矩阵,表示为α=γ00iβγ01000010-iβγ00éëêêêêêêùûúúúúúúγ(3)图1两个惯性系Fi g.1 Two inertial frames通过洛伦兹变换,把pμ变换为pᶄμ*收稿日期:2013-12-26作者简介:伍林(1961-),男,云南大理人,副教授,主要从事基础物理方面研究.通信作者:伍林.p ᶄ1=γ(p 1+i βp 4)p ᶄ2=p 2p ᶄ3=p 3p ᶄ4=γ(-i βp 1+p 4ìîíïïïïïï)(4)2 多普勒效应根据波粒二象性,电磁波可以用爱因斯坦光子来描述.设有一个单色光的光源,相对于O ᶄ系是静止的,在O ᶄ系中的观测者所测量到的光子的频率为νᶄ,能量为h νᶄ,相应的动量为h νᶄ/c .在O 系中光子的频率为ν,能量为h ν,相应的动量为h ν/c .在O 系中,假定光子的动量和OX 轴之间的夹角为θ,光子动量的OX 分量为p 1=p x =h νc cos θ,p 4=h νc ,p ᶄ4=h νᶄc,根据(4)中的第四式有h νᶄ=γ(-βh νcos θ+h ν)(5)即ν=1γ(1-v ccos θ)νᶄ(6)2.1 蓝移现象如图2所示,当固定于O ᶄ系的光源由远处沿X 方向接近O 系时,在O 系中观测到的光子的动量和OX 轴夹角θ=0,根据(6)可以得到ν=c +v c -vνᶄ(7)所以ν>νᶄ,即在O 系中的观测者所观测到的光的频率ν,比O ᶄ系中的观测者所测量到的同一光波的频率νᶄ要高.从视觉上看,光波向光谱的蓝端移动了,称此现象为光谱的蓝移现象.图2 O ᶄ系靠近O 系Fi g .2 O ᶄa pp roachin g to O2.2 红移现象如图1所示,当固定于O ᶄ系的光源沿X 方向远离O 系时,在O 系中观测到的光子的动量和OX 轴夹角θ=π,根据(7)可以得到ν=c -v c +vνᶄ(8)所以ν<νᶄ,即在O 系中的观测者所观测到的光的频率ν,比O ᶄ系中的观测者所测量到的同一光波的频率νᶄ要低.从视觉上看光波向光谱的红端移动了,称此现象为光谱的红移现象.2.3 横向多普勒效应如图3所示,当固定于O ᶄ系的光源沿X 方向远离O 系时,在垂直于光源运动方向观察辐射时,O 系中的观测者所观测到的光子的动量和OX 轴夹角θ=-π/2,同样根据(7)可以得到ν=1-v 2c2νᶄ(9)所以ν<νᶄ,即在O 系中的观测者所观测到的光的频率ν,比O ᶄ系中的观测者所测量到的同一光波的频率νᶄ要低,从视觉上看光波也向光谱的红端移动了,称此现象为光谱的横向多普勒红移现象.横向多普勒效应已为实验所证实[3],它是狭义相对论时间延缓效应的证据之一.图3 O ᶄ系离开O 系Fi g .3 O ᶄa p art from O2.4 经典多普勒效应当ν<<c 时,(6)变为经典多普勒效应ν=νᶄ1-vccos θ(10)在垂直于光源运动方向观察辐射时,O 系中的观测者所观测到的光子的动量和OX 轴夹角θ=-π/2,这时ν=νᶄ,即经典多普勒效应中无横向效应.㊃16㊃ 第5期 伍 林,等: 导出电磁波多普勒效应公式的一种方案3结论利用爱因斯坦提出的光子概念,把电磁场当做具有确定动量的粒子(光子)处理,得到了与用波动观点推导相同的多普勒效应公式,这是微观粒子普遍具有波粒二象性的必然结果,但通过这一推导过程,无疑加深了对物质波粒二象性的等效性的认识.参考文献:[1]郭硕鸿.电动力学[M].北京:高等教育出版社,2008.[2]高柄坤,王凤林.相对论多普勒效应的简单推导[J].大学物理,2003,22(8):15-16.[3]卓崇培,刘文杰.时空对称性与守恒定律[M].北京:高等教育出版社,1982.A Method for Do pp ler Effect of Electroma g netic Wave Based on ParticleWU L in,LI Gan g(School of Ph y sics and Electronic Information,Yunnan Normal Universit y,Kunmin g650092,China) Abstract: In this p a p er,formulas of Do pp ler effect are derived in conce p t of p article with four ener gy-momentum invariant.Ke y words: Four ener gy-momentum vectors;Covariant;Electroma g netic wave;Do pp ler effect ㊃26㊃云南师范大学学报(自然科学版)第34卷。
激光稳频技术
所示的饱和吸收谱，分别对应 Fg=4Fe=3,4 和 Fg=3Fe=3,4。在图中发现，不同的共振
频率对应的谱线强度不同，这主要是由于原子在不同的能级之间跃迁时有不同的跃迁几
率造成的结果。同理，扫描 852.3nm 的激光器频率得到如图 3.5 所示 Cs 原子 D2 线饱和
吸收谱，a 图和 b 图分别对应 Fg=4Fe=3,4,5 和 Fg=3Fe=2,3,4 跃迁。在图中不仅包含
mg
me q
Fe ,me
me
Fg
Fe
Fg ,mg
Fe
Fe Fg 1me mg 1
（3-1）
dQme Fe
dt
s Fe ,me 2 (P Q ) Q Fg ,mg q
mg q Fg
me 1
me
Fe ,me
me
Fe
Fg ,mg
Fe
Fg Fg 1,Fg mg me 1
（3-2）
s
s0
45
45
6 s g 3 ( f3 g3 ) g3
45 2
f 3
6
s
28
21
( f3 g3 ) g1 g2
6
g 3
45 2
45
45
45
10 s
g 4
45
2
( f4
g4 ) g4
f 4
10
45
s 2
( f4
g4)
21 45 g 2
24 45 g3
10 45 g 4
15 s g 5 ( f5 g5 ) g5
3-2 .16
.14
.12 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
医用物理学试题大全(含答案)
医用物理学试题A 卷姓名： 年级： 专业：一、填空题（每小题2分，共20分）1、水在截面不同的水平管内做稳定流动，出口处的截面积为管最细处的3倍。
若出口处的流速为2m/s ，则最细处的压强 。
2、一沿X 轴作简谐振动的物体，振幅为2cm ，频率为2Hz ，在时间t=0时，振动物体在正向最大位移处，则振动方程的表达式为 。
3、在温度为T 的平衡状态下，物体分子每个自由度的平均动能都相等，都等于__________。
4、中空的肥皂泡，其附加压强为: 。
5、透镜的焦距越短，它对光线的会聚或发散的本领越强，通常用焦距的倒数来表示透镜的会聚或发散的本领，称为透镜的 。
6、基尔霍夫第一定理的内容是 。
7、电流的周围空间存在着磁场，为了求任意形状的电流分布所产生的磁场，可以把电流分割成无穷小段dl ，每一小段中的电流强度为I ，我们称Idl 为 。
8、劳埃镜实验得出一个重要结论，那就是当光从光疏媒质射向光密媒质时，会在界面上发生 。
9、多普勒效应是指由于声源与接收器间存在相互运动而造成的接收器接收到的声波 与声源不同的现象。
10、单球面成像规律是_________________________________。
1、某物体的运动规律为t k t 2d /d v v -=，式中的k 为大于零的常量。
当0=t 时，初速为v 0，则速度v 与时间t 的函数关系是( )A 、 0221v v +=kt , B 、 0221v v+-=kt ,C 、 02121v v +=kt ,D 、 02121v v +-=kt 2、水平自来水管粗处的直径是细处的两倍。
如果水在粗处的流速是2m/s ，则水在细处的流速为A 、2m/sB 、1m/sC 、4m/sD 、8m/s3、已知波动方程为y=Acos (Bt －Cx ) 其中A 、B 、C 为正值常数，则： A 、波速为C ／B ； B 、周期为1／B ； C 、波长为C / 2π； D 、圆频率为B4、两个同方向同频率的简谐振动：cm t x )cos(0.2321ππ+=，cm t x )cos(0.8341ππ-=，则合振动振幅为（ ）。
物理十三章知识点总结
物理十三章知识点总结1.波的概念波是一种在空间中传播的能量或信息的形式。
波动现象普遍存在于自然界的各个领域，例如光波、声波、水波等。
2.波的分类按照振动方向的不同，波可分为横波和纵波。
横波的振动方向和波的方向垂直，如光波；而纵波的振动方向和波的方向平行，如声波。
3.波动的基本特征波的基本特征包括波长、频率、波速和波动方程。
波长指的是波的一个周期所包含的距离；频率指的是单位时间内波的周期个数；波速是波在介质中传播的速度；而波动方程描述了波的形式。
4.机械波机械波是需要介质来传播的波，包括横波和纵波。
横波的传播需要固体或液体介质，如水波；而纵波的传播需要固体、液体或气体介质，如声波。
5.电磁波电磁波是在真空中也能传播的波，包括电磁谱中的各种波长的射线。
6.波的叠加当两个或多个波在同一点相遇时，它们会按照一定的规律发生叠加，可能是叠加增强或是叠加减弱。
7.波的衍射波的衍射是波遇到障碍物或开口时，会沿着障碍物弯曲传播的现象。
波的衍射现象表明波具有波粒二象性。
8.波的干涉波的干涉是两个或多个波相遇时相互叠加产生新的波纹的现象。
干涉现象可以用来验证光的波动特性。
9.多普勒效应多普勒效应是当波源或接收者相对于介质发生运动时，引起波传播频率发生变化的现象。
多普勒效应在声波和光波中都有表现。
10.光的偏振光的偏振是指在某一方向上振动的光波，使得其电场振动方向固定在一个平面上。
偏振现象可通过偏振片实现。
11.驻波驻波是两个波互相干涉形成的波纹，其波节和波腹不再传播。
驻波产生的条件包括波源频率和介质长度的星子。
12.波动方程波动方程描述了波的传播和性质。
对于一维波，波动方程的通解可表示为y(x,t)=A*sin(kx-ωt+φ)，其中A为振幅，k为波数，ω为角频率，φ为初相位。
物理十三章主要涉及了波的基本概念、波动现象的各种特性以及波动方程的描述。
该章节对于深刻理解波动现象和应用具有重要意义，在现代科学技术中具有广泛的应用。
医用物理学第09章_课后习题解答
a(
Z 2 Z 1 2 1.48 10 6 415 2 ) ( ) ≈0.999=99.9% Z 2 Z1 1.48 10 6 415
-2
9-7 某声音的声强级比声强为 10-6 W·m
的声音的声强级大 10dB 时，问此声音的声强是
多少? 解: 由声强级公式可知，声强为 10-6 W·m -2 的声音的声强级为
a1 (
Z 2 Z1 2 1524 10 3 0.41 10 3 2 ) ( ) ≈0.999=99.9% Z 2 Z1 1524 10 3 0.41 10 3 Z3 Z2 2 5571 10 3 1524 10 3 2 ) ( ) ≈0.325=32.5% Z3 Z2 5571 10 3 1524 10 3
fd
v v 10 f0 f0 500 Hz≈15Hz cv c 344
若火车驶向地面接收者，听到的频率 f 1 为 f 1 =f 0 +f d =（500+15）Hz=515Hz 若火车驶离地面接收者，听到的频率 f 2 为 f 2 =f 0 -f d =（500-15）Hz=485Hz 9-12 蝙蝠在洞中飞来飞去，它发出频率为 38000Hz 的超声，在一次朝着表面垂直的墙壁飞 行期间，它的运动速度为空气中声速的
f
3 10 8 c 6 1014 Hz≈5.5×1014 Hz f0 cv 3 10 8 3 10 7
9-11 火车以 10m·s -1 的速度行驶，机车鸣笛，其振动频率为 500Hz，求车厢中的旅客和站 在铁轨附近的人所听到汽笛声的频率各是多少? 解: 对于车厢中的旅客来说，他们相对火车是静止的，所以他们听到汽笛声的频率不会发生 变化，就是 500Hz。 对于地面上的人来说， 当火车向他迎面驶来时， 声源的运动速度为 v=10m· s -1 ， f 0 =500Hz， -1 c=344m·s ，这时产生的多普勒频移 f d 为
实验九多普勒效应及声速综合实验
实验九 多普勒效应及声速综合实验对于机械波、声波、光波和电磁波而言，当波源和观察者（或接收器）之间发生相对运动，或者波源、观察者不动而传播介质运动时，或者波源、观察者、传播介质都在运动时, 观察者接收到的波的频率和发出的波的频率不相同的现象，称为多普勒效应。
多普勒效应在核物理，天文学、工程技术，交通管理，医疗诊断等方面有十分广泛的应用。
如用于卫星测速、光谱仪、多普勒雷达，多普勒彩色超声诊断仪等。
一．实验目的1、 掌握和理解多普勒效应2、 掌握利用多普勒效应测量声速的原理和方法二．实验原理1、声波的多普勒效应设声源在原点，声源振动频率为f ，接收点在x ，运动和传播都在x 方向。
对于三维情况，处理稍复杂一点，其结果相似。
声源、接收器和传播介质不动时，在x 方向传播的声波的数学表达式为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=x c t p p 00cos ωω （1-1） ① 声源运动速度为S V ，介质和接收点不动 设声速为0c ，在时刻t ,声源移动的距离为)(0c x t V S -因而声源实际的距离为)(00x t V x x S --=∴ )1/()(0S S M t V x x --= （1-2）其中S M =S V /0c 为声源运动的马赫数，声源向接收点运动时S V （或S M ）为正，反之为负，将式1-2代入式1-1：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=0001cos c x t M p p Sω可见接收器接收到的频率变为原来的SM 11-, 即: SS M ff -=1 （1-3）② 声源、介质不动，接收器运动速度为r V ，同理可得接收器接收到的频率:f c V f M f rr r )1()1(0+=+= （1-4） 其中0c V M rr =为接收器运动的马赫数，接收点向着声源运动时r V （或r M ）为正，反之为负。
③介质不动，声源运动速度为S V ，接收器运动速度为r V ，可得接收器接收到的频率: f MsM f rrs -+=11 （1-5） ④介质运动，设介质运动速度为m V ,得t V x x m -=0根据1-1式可得：∴ ()⎭⎬⎫⎩⎨⎧-+=0001cos x c t M p p m ωω （1-6） 其中0m m c V M =为介质运动的马赫数。
多普勒效应(解析版)
第5节多普勒效应一、多普勒效应的现象与应用1．上课时老师将一蜂鸣器固定在教鞭一端，然后使蜂鸣器迅速水平旋转，同学们听到蜂鸣器音调竟然忽高忽低变化，下列判断正确的是（）A．旋转时蜂鸣器发声的频率变化了B．由于旋转，改变了同学们听到的声音频率C．蜂鸣器音调变低时，一定是向学生的方向运动D．音调的忽高忽低是由波的干涉造成的【答案】B【详解】D．旋转过程中，声源（蜂鸣器）与同学们的距离有时近，有时远，发生多普勒效应，故D错误；AB．蜂鸣器发出声波的频率不变，只是同学们听到的声音频率变化了，故A错误，B正确；C．当蜂鸣器远离学生时，听到声音的频率变小即音调变低，故C错误。
故选B。
2．下列关于多普勒效应的说法正确的是（）A．医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应B．大风中，远处人的说话声时强时弱C．由地球上接收到的遥远天体发出的光波发生“红移”现象（各条谱线的波长均变长），可以判断遥远天体正靠近地球D．静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者【答案】A【详解】A．医院检查身体的“彩超”仪是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应，故A正确；B．大风中，远处人的说话声时强时弱是能量传递的问题，故B错误；C．“红移”现象中光波频率变小，因此遥远天体正在远离地球，故C错误；D．当波源与观察者相互靠近时，观测到的频率增大，反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小，故D错误。
故选A。
二、多普勒效应产生的原因3．假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，下列说法正确的是（）A．当汽车向你驶来时，听到声音的频率等于300 HzB．当汽车向你驶来时，听到声音的频率小于300 HzC．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率大于300 HzD．当汽车和你擦身而过后，听到声音的频率小于300 Hz【答案】D【详解】AB．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，当汽车向你驶来时，两者间距变小，则听到喇叭声音的频率大于300Hz，故AB错误；CD．汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300Hz，当汽车和你擦身而过后，两者间距变大，则听到喇叭声音的频率小于300Hz，故C错误，D正确。
物理振动和波知识点详解振动和波知识点
物理振动和波知识点详解振动和波知识点
振动和波(机械振动与机械振动的传播) 1.简谐振动F=-kx {F:回复力，k:比例系数，x:位移，负号表示F的方向与x始终反向}2.单摆周期T=2π(l/g)1/2 {l:摆长(m)，g:当地重力加速度值，成立条:摆角θlr｝3.受迫振动频率特点：f=f驱动力4.发生共振条:f驱动力=f固，A=max，共振的防止和应用〔见第一册
P175〕5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中，一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定}
7.声波的波速(在空气
中)0℃：332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波)8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者相差不大9.波的干涉条：两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)
10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率与接收频率不同{相互接近，接收频率增大，反之，减小〔见第二册P21〕｝
注：
(1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关，取决于振动系统本身;
(2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，减弱区则是波峰与波谷相遇处;
(3)波只是传播了振动，介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式;
(4)干涉与衍射是波特有的;
(5)振动图象与波动图象;
(6)其它相关内容：超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。
【总结】：物理知识点详解就为大家介绍到这里了，希望大家在高三复习阶段不要紧张，认真复习，成功是属于你们的。
3.5 多普勒效应(教师版) 2024-2025学年高二物理同步学与练( 人教版选择性必修第一册)
3.5 多普勒效应物理素养学习目标1.物理观念：知道多普勒效应，了解多普勒效应产生的机理。
2.科学思维：能根据相对运动理解多普勒效应。
3.科学探究：经历探究多普勒效应的过程。
4.科学态度与责任：了解多普勒效应在生活和科技中的应用，培养学习兴趣。
1.通过实验了解多普勒效应及产生的原因，知道多普勒效应是波特有的现象。
2.知道多普勒现象的简单应用。
重点关注：①频率②相对运动③多普勒效应（一）课前研读课本，梳理基础知识一、多普勒效应1．多普勒效应:波源与观察者相互靠近或者相互远离时，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，观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互接近时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减少”)，观测到的频率增大(选填“增大”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增大”或“减小”)。
010203知识梳理说明：(1)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，且两者间距发生变化。
(2)发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是观察者接收到的频率发生了变化。
二、多普勒效应的应用1. 测车辆速度:交通警察向行进中的车辆发射一个已知频率的超声波,波被运动的车辆反射回来时,交通警察根据反射波频率变化的多少可知车辆的速度。
2. 测天体速度:根据光波的多普勒效应,在地球上接收到的遥远天体上某些元素发出的光波频率,与地球上这些元素静止时发光的频率对照,可以判断遥远天体相对地球的运动速度。
拓展——红移现象：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，可测得星球靠近或远离地球的速度。
若星球远离我们运动，接收到的光波的频率变小，谱线就向频率小的红端移动，这种现象称为红移现象。
3. 医用“彩超”:医生向人体发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收。
超声诊断名词解释,简答题-1
名词解释1.胎盘早剥:妊娠20周后或分娩期,正常位置的胎盘在胎儿娩出前部分或全部从子宫壁剥离,称胎盘早剥。
2.超声墨菲征阳性:胆囊炎时将探头压迫胆囊体表区触痛加重,探头深压腹壁接近胆囊底部嘱病人深呼吸,触痛加剧并突然屏气不动。
3.散射:如果物体的直径小于超声波的波长时,则声波向物体的四面八方辐射。
4.声晕:实性肿块附近出现环状暗带。
某些病灶中心呈高回声而其周围形成圆环状低回声,名晕圈或声晕。
5.WES征:充满型胆囊结石,胆囊内液性暗区消失,呈弧状强回声伴宽的直线声影,叫做WES征。
W:近场胆囊壁,E:结石强回声,S:后方声影。
6.SAM现象:收缩期二尖瓣前叶异常向前运动的现象。
是由于肥厚梗阻型心肌病时,左室流出道狭窄,收缩期左室流出道内血流速度异常增高所致。
是判断肥厚型心肌病有无左室流出道梗塞的重要征象。
7.超声多普勒效应:当声源与声接收器之间有相对运动时,接收到的声波频率与声源发射的频率间有一定的差距,这种频率的改变叫频移,此现象叫多普勒效应。
8.负性造影区:在进行心脏声学造影时,血流通过异常的通道,使注射造影剂的部位产生一特殊的无回声区,即...急性心肌梗塞室间隔穿孔者,可在右室出现负性造影区。
借此征象可帮助诊断心脏病的某些异常分流。
9.自发造影现象:简答题1.简述卵巢性畸胎瘤的超声表现(至少六种)?a.脂液分层征;肿瘤内有一高回声水平界线,线上方为脂质成分,呈均质密集细小光点,线下为液性无回声区。
b.面团征;肿物无回声区的光团回声,边缘较清楚,附于囊肿壁的一侧,为发-脂裹成的团块所致。
c.瀑布征或垂柳征;当肿瘤中的毛发与油脂物呈松散结合未构成团块时,声像图上呈表面回声高,后方回声渐次减弱,而且反射活跃似瀑布状或垂柳状。
d.星花征;其粘稠的油脂物呈现均质密集细小光点,并伴高回声光点,浮游于无回声区中,推动和加压时弥散性分布的光点可随之移动。
e.壁立结节征;肿瘤囊壁可见到隆起的结节高回声,似乳头状,其后可伴声影。
多普勒效应的研究
多普勒效应的研究一、实验目的：1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。
2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：a.匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第2定律。
b.自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。
c.简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。
d.其它变速直线运动。
二、实验仪器：多普勒效应综合实验仪。
三、实验原理：根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1）式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。
若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V 运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：f = f0（1+V/u）（2）当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。
若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f-V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为 k=f0/u ，由此可计算出声速 u=f0/k 。
由（2）式可解出：V = u（f/f0 – 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。
实验内容及步骤：1、实验仪的预调节实验仪开机后，首先要求输入室温，这是因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。
第二章 5 无线通信信道 无线信道中的多普勒效应
2006-9-1
11/22
目录
1. 2.
自由空间中电磁波的多普勒频移 非自由空间中电磁波的多普勒扩展
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非自由空间中电磁波的多普勒扩展
z
典型的非自由空间中，例如信道中存在某些物体引起 的反射、散射、绕射、透射等现象时，信道的多普勒 现象是多普勒扩展(Doppler spread)。
自由空间中电磁波的多普勒频移 非自由空间中电磁波的多普勒扩展 相干时间
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相干时间
z
z
在非自由空间、时间选择性衰落信道中，对于无线通 信接收机接收到的信号，在两个时刻对接收信号的复 包络采样，如果两个时刻对复包络的采样信号基本相 等，则称这两个时刻内的接收机接收到的信号在 相干 时间内。 满足两个时刻复包络采样信号基本相等条件的最远的 两个时刻，称为相干时间(coherence time)。
z
设无线通信发射机发射信号的带宽为 ∆f ，则发射机发 射信号的频率范围为： ∆f ∆f ft ∈ fc − , fc + 2 2 窄带信号：
∆f ∆f ≈ fc + fc − 2 2
z
z
对于窄带无线通信系统来说，频带低端的多普勒频移 与高端的是一样的，这就使得调整接收机本振频率对 接收机天线接收到信号的中心频率，就可以消除多普 勒频移的影响。
自由空间中电磁波的多普勒频移
z
无线信道多普勒效应的存在，使得接收机可靠检测发 射机发射信号变得较为困难。
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4/22
自由空间中电磁波的多普勒频移
接收机 移动速度v
号 信 方 达 到
θ
z
向
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两分波表达式为
两分波线性叠加
1 2 k1 k2 1 2 k1 k2 y y1 y2 2 A cos t x cos t x 2 2 2 2 2 1 2 1 k 2 k1 其中 , k 所以 u p 2 k k2 k1 2 它是表示波包的载波的速度，即相速。
•波的频率 介质中某点单位时间内振
动的次数
•波长
一个完整波在介质中沿波
线展开的长度
结论： 关系式
u
是介质中某点三量的关系
§7-8 多普勒效应
多普勒效应 (Doppler effect)
当飞机迎面而来时，人们听到飞 机的轰鸣声音调变高，即人耳接收 到的声波频率高于飞机发出的声波 频率；背离而去时，人们听到的音 调变低，即人耳接收到的声波频率 低于飞机发出的声波频率。
由此可见，观察者所接收的频率小于波源的频率
总之，波源静止，观察者以速率Vo运动时
u Vo u
16
三、观察者不动，波源相对于介质运动
波源的振动频率 观察者测得的频率
1. 波源向观察者运动 假定在t时刻，波源处 于S点处，经一个周期T 后，波传播到D点，波源 运动到C点。
Vs
S C
Vo 0
D O
'
17
SC VsT
' SC uT VsT (u Vs )T
Vs
S C
Vo 0
D O
u u u u Vs u Vs
'
Vs
C S
'
由此看见，观察者所接收到的频率升高
2. 波源背离观察者运动
Vo 0
当波源和观察者中之一，或两者以不同速度同 时相对于介质运动时，观察者所观测到的波的频 率将高于或低于波源的振动频率，这种现象称为 多普勒效应。
12
以机械波为例， 在静止媒质中：
波源的振动频率（恒定）
波在媒质中的传播速率（取决于媒质的性质，与波源运动无关） 设观察者和波源 在同一直线上运动
Vo Vs
1.相速 某一频率的简谐波在介质中的波速 (相位传播的速度) 平面谐波就是单一频率的波 相速与频率波长的关系
y A cos(t kx)
u
k
记做
up
2.波的色散 色散介质 •色散 在某些介质中 不同频率的波有 不同的相速度 这种现象叫色散 •色散介质 色散与介质的特性相关 出现色散现象的介质叫色散介质; 无色散现象出现的介质就是无色散介质; 真空是非色散介质; 某些均匀或各向异性的物质是色散介质
1 2
x
相当于把S. H. W.的振幅进行了调制
包络线代表了Ag传播(反映了能量），即信号传播 的速度(具有实际意义)。这就是 群速度
k1 k 2 1 2 Ag 2 A cos t 2 2
全微分 群速度
x
令 1 2 t k1 k 2 x cons .
D O
18
SC VsT
' SC uT VsT (u Vs )T
' SC uT VsT (u Vs )T
u u u u Vs u Vs
Vs
C S D
Vo
O
由此看见，观察者所接收到的频率降低
四、波源和观察者都相对于介质运动 即 Vs 0,Vo 0 波源运动等效于波长的变化
'
BC uT VsT (u Vs )T
'
(u Vs )
观察者运动等效于波速的变化
u' u Vo
19
(u Vo )
'
u
' '
s
u Vs
u举例吗？
彩虹
色散可给您美的享受，知道形成的原因吗？
二、群速度
假设我们讨论的实际波是由两列频率差别不大的沿同方 向传播的S.H.W.叠加而成，由此简单情况介绍实际波在 色散介质中传播时的速度——群速度的概念。 下面以此特例推导群速度的一般定义式：
y1 A cos 1t k1 x y2 A cos 2t k2 x
二、 波源相对于介质不动，观察者相对于介质运动
波源的振动频率
观察者测得的频率
1. 观察者向波源运动
u Vo
u Vo u Vo u u
由此可见，观察者所接收的频率大于波源的频率
15
2. 观察者以Vo离开波源运动
u Vo
u Vo u Vo u u
群速度
一、色散介质与非色散介质
前言
二、群速度
简谐波并不传递信息
简谐波是一个无限长的波列，其振幅、频率、相位 等都是不随时间和空间变化的常量。因此简谐波并不能 够传递信息。 载波是可传递信息 被调制的行波称为载波。 信息：是表示从某一时刻开始到以后某一时刻结束的事件。 表示信息的波称为脉冲或波包。
一、色散介质与非色散介质
观察者相对于媒质的运动速率
波源相对于媒质的运动速率 观察者测得的频率
分别讨论下述四种情况观察者所测得的
13
一、波源和观察者相对于介质静止
波源的振动频率
观察者测得的频率
两个相邻等相位面之间的距离是一个波长 观察者所接收的频率取决于单位时间内接收到波长的个数
'
u
14
此时，波的频率即为波源的频率。
Vs 前为负号； 波源和观察者相向运动时， Vo 前取正号， Vs 前取正号， Vo 前为负号 波源和观察者相反运动时，
k1 k2 1 2 t x 写成谐波形式 y Ag cos 2 2
其中
k1 k 2 1 2 Ag 2 A cos t 2 2
x
实际波的波形是一个一个的小包，称为波包； 波包传播的速度叫群速度。 包含两种频率的实际波
y (b)
2
2
( 1 2 )dt ( k1 - k 2 )dx 0
1 2 Vg k1 k 2 k
一般定义式
d Vg dk
7 -8
9
关于
u
•波速 与介质和波的类型有关 而与波源无关 或换言之： 波一旦从振源发出就忘记了自己 的来源
而以介质给定的特定速度在介质 中传播