实验4多普勒效应
多普勒效应实验实验报告
实验名称：多普勒效应实验实验目的：1. 理解多普勒效应的原理和现象；2. 掌握多普勒效应的实验方法；3. 通过实验验证多普勒效应的存在；4. 分析实验数据，得出实验结论。
实验原理：多普勒效应是指当波源与接收器之间存在相对运动时，接收器接收到的波的频率会发生变化的现象。
当波源向接收器移动时，接收到的频率会升高；当波源远离接收器时，接收到的频率会降低。
实验仪器：1. 发射器：频率为f的连续波发生器；2. 接收器：频率计；3. 跟踪器：用于控制波源与接收器之间的相对运动；4. 移动平台：用于承载波源和接收器；5. 测量工具：尺子、计时器等。
实验步骤：1. 将发射器和接收器放置在移动平台上，确保两者之间的距离为L；2. 设置发射器的频率为f，打开发射器；3. 通过跟踪器控制波源和接收器之间的相对运动，分别进行以下实验：a. 波源向接收器移动，记录接收器接收到的频率f1；b. 波源远离接收器，记录接收器接收到的频率f2；c. 接收器向波源移动，记录接收器接收到的频率f3；d. 接收器远离波源，记录接收器接收到的频率f4；4. 计算相对速度v，公式为v = (f1 - f) / f L；5. 计算相对速度v，公式为v = (f2 - f) / f L；6. 计算相对速度v，公式为v = (f3 - f) / f L；7. 计算相对速度v，公式为v = (f4 - f) / f L；8. 分析实验数据，得出实验结论。
实验结果：1. 波源向接收器移动时，接收器接收到的频率f1高于原始频率f；2. 波源远离接收器时，接收器接收到的频率f2低于原始频率f；3. 接收器向波源移动时，接收器接收到的频率f3高于原始频率f；4. 接收器远离波源时，接收器接收到的频率f4低于原始频率f；5. 计算得到的相对速度v分别为v1、v2、v3、v4，符合多普勒效应的规律。
实验结论：通过实验验证了多普勒效应的存在，即当波源与接收器之间存在相对运动时，接收器接收到的波的频率会发生变化。
多普勒综合实验报告
一、实验目的1. 理解多普勒效应的原理，掌握其应用领域。
2. 通过实验验证多普勒效应，了解其在实际应用中的表现。
3. 掌握多普勒效应的测量方法，学会利用多普勒效应进行速度测量。
4. 了解多普勒效应在医学、交通、气象等领域的应用。
二、实验原理多普勒效应是指当波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
具体来说，当波源向观察者靠近时，接收到的频率会变高；当波源远离观察者时，接收到的频率会变低。
多普勒效应的公式为：f' = f (v + vo) / (v + vs)其中，f'为观察者接收到的频率，f为波源频率，v为波速，vo为观察者速度，vs 为波源速度。
三、实验器材1. 多普勒频移仪2. 发射器3. 接收器4. 电脑5. 超声波发生器6. 超声波接收器四、实验步骤1. 将发射器和接收器分别固定在实验台上，确保它们之间的距离为已知值。
2. 使用超声波发生器产生频率稳定的超声波，并将其输入发射器。
3. 启动多普勒频移仪，将发射器发出的超声波输入接收器，同时记录接收器接收到的频率。
4. 调整发射器和接收器之间的距离，使它们之间有相对运动，例如让发射器向接收器靠近或远离。
5. 观察并记录接收器接收到的频率变化，分析多普勒效应。
6. 重复步骤4和5，分别记录不同速度下的频率变化。
7. 利用多普勒效应公式计算实际速度。
五、实验结果与分析1. 通过实验，观察到当发射器向接收器靠近时，接收器接收到的频率变高；当发射器远离接收器时，接收器接收到的频率变低。
这验证了多普勒效应的存在。
2. 根据实验数据，计算不同速度下的实际速度，并与理论值进行比较。
结果表明，多普勒效应可以用来测量速度，且测量结果与理论值基本吻合。
3. 分析多普勒效应在医学、交通、气象等领域的应用。
例如，在医学领域，多普勒效应可以用来测量血流速度；在交通领域，多普勒效应可以用来测量车辆速度；在气象领域，多普勒效应可以用来测量风速。
实验4多普勒效应
多普勒效应综合实验当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。
多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。
例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。
基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。
在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。
电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。
本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。
【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，查看V－t关系曲线，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：①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。
②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。
③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。
④其它变速直线运动。
【实验原理】1、超声的多普勒效应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。
多普勒效应测声速实验报告
课程名称：大学物理实验（一）实验名称：多普勒效应测声速
图1 用李萨如图观察相位变化
位相比较法信号输出
CH2分别接换能器发射端和接收端，示波器的“扫描信号周期”选择“器之间的距离时，示波器在一个周期内将有如下显示：
φ1−φ2=0 π
4π
2
3π
4
π 5π
4
3π
2
7π
4
2π
（两个同斜率直线所对应的换能器间距为一个波长）
图2 信号发生器
3.示波器：用来观察超声波的振幅、相位和频率
图3 示波器
4.实验仪器使用时的注意事项
a)使用超声声速测量仪进行测量时注意避免空程差以及发射头S1和接收头S2不能相碰，以免损坏。
图1 线路连接示意图
、把载接受换能器的小车移动到导轨最右端并把试验仪超声波发射强度和接受增益调到最大。
图2 主测试仪面板图
图3 智能运动控制平台。
南理工多普勒效应实验
实验过程中，注意安全， 避免意外发生
确保数据采集的准确性和完整性 使用合适的数据处理工具，如Excel、SPSS等 对数据进行预处理，如去除异常值、填充缺失值等 使用统计分析方法，如t检验、方差分析等，对数据进行深入分析 制作数据图表，如柱状图、折线图、饼图等，直观展示分析结果 撰写数据分析报告，包括数据来源、分析方法、结果解释等
声波在介质中的 传播速度与介质 的密度、弹性模 量、温度等因素 有关
声波在固体中的 传播速度大于在 液体中的传播速 度，在液体中的 传播速度大于在 气体中的传播速 度
声波在真空中的 传播速度为0， 因此声波不能在 真空中传播
多普勒效应实验 就是通过测量声 波在不同介质中 的传播速度，来 研究声波传播速 度与介质的关系
实验结果：通过 实验数据验证多 普勒效应原理， 加深对多普勒效 应的理解
实验目的：学习 测量声速的方法
实验原理：利用 多普勒效应测量 声速
实验步骤：设置 声源、接收器、 数据处理等步骤
实验结果：测量 声速的准确性和 可靠性
信号发生器：产生特定频率和幅度的信 号
示波器：显示信号的波形和频率
实验目的：掌握信号发生器和示波器的 使用方法
准备实验器材：多普勒效应实验仪、激光器、光电探测器、信号处理电路等
搭建实验平台：将实验器材按照实验要求摆放在实验平台上 连接实验线路：将实验器材的输入输出端与信号处理电路连接 调试实验设备：检查实验器材的工作状态，确保实验顺利进行
打开信号发生器，选择合适的频率和功率 调整信号发生器的输出信号，使其与实验需求相匹配 检查信号发生器的输出信号是否稳定，如有需要可进行校准 确保信号发生器与实验设备的连接正确无误，避免信号损失或干扰
实验步骤：设置信号发生器参数，连接 示波器，观察信号波形
多普勒效应
二、多普勒效应的解释
（三）波源相对于媒质以vs向观测者运动 观测者相对于媒质以v0向波源运动。 则易得 v=u+v0 λ’=uT-vsT f’=v/ λ’= f(u+v0)/(u-vs) 同理反向运动时f’= f(u-v0)/(u+vs)
二、多普勒效应的解释
波的速度 观察者的速度 接收到的频率＝ 波源的频率 波的速度 波源的速度
二、多普勒效应的解释
（二）观测者静止，波源相对于媒质以vs 向观测者运动 λ’=uT- vsT=(u- vs)T f’=u/λ’=u/(u- vs)T=fu/(u- vs) 同理背向运动时f’=fu/(u+ vs)
二、多普勒效应的解释
对于多普勒效应中声源频率与接受者感受到的 频率之间的关系，要分三种情况考虑 （一）波源静止，观测者相对媒质以v0向波源 运动。 观测者向着波源运动时，感到波是以速度u+v0 向着他传来 。则频率 f’=(u+ v0)/λ=(u+ v0)/(u/f)= =f(u+ v0)/u 背向波源运动时f’= f(u- v0)/u
当观察者的速度和波的速度同向是相减，反向时相加 当波源和波的速度同向是相减，反向时相加
当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大 当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率变小
三、多普勒效应的应用
美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏
联第一颗人造卫星进行了跟踪试验，科 学家发现，当卫星在近地点时信号频率 就增加，远地点时信号频率就降低。因 为卫星轨道是已知的，所以接收卫星信 号的接收机不论处于何方，它的位置都 能被测定。
三、多普勒效应的应用
交通警向行进中的车辆发射已知的超声波，
实验43 多普勒效应综合实验
姓名
实验班号
实验号
实验四十三多普勒效应综合实验
实验目的：满足什么条件时可以简化为 ？
2.简述验证多普勒效应的实验方案。
3.简述利用多普勒效应公式测声速的实验方案。
4.简述利用多普勒效应研究简谐振动的实验方案。
5.多普勒效应综合实验仪的主要组成部分有哪些？
2.列出数据记录表格：
教师签字：
月日
实验内容：
1.多普勒效应综合实验仪开机后，为什么首先要求输入室温。
2.验证多普勒效应，并利用多普勒效应公式测量声速的实验中，小车的使用应该注意什么事项？
3.利用多普勒效应研究自由落体运动的实验中，仪器使用的注意事项？
4.利用多普勒效应研究简谐振动的实验中，如何确定简谐运动的周期？
数据表格：
1.记录所用测量仪器的仪器误差：
4-9 多普勒效应
'
u
· u uT
V
'
V ' uT V 1 V V u T V u
'
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V
4-9 多普勒效应
第四章 机械振动与机械波
(4) 观察者和波源同时相对于传波介质运动 A 若二者彼此靠近
u
观察者以速度v迎向波源 运动，相当于波速变为V+v；
者在同一直线上运动时
' (接近） (1 c)（ c） 1 ' (远离） (1 c)（ c） 1
紫移 红移
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4-9 多普勒效应
四、多普勒效应的应用
• ••
第四章 机械振动与机械波
“大爆炸”宇宙学的理论的提出 监视、分析恒星大气、等离子体的物理状态 多普勒效应制成的雷达系统
（1）波源与观察者相对于传波介质静止(即u=v=0) 单位时间内观察者接收的波数为
V 1 VT T
'
V
即观察者接收到的频率 与波源频率 相同.
'
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4-9 多普勒效应
第四章 机械振动与机械波
（2）波源静止，观察者相对于传波介质运动(即u=0，假定v>0) 此时因观察者以速度v迎向波源运动，这相当于波以速度 V+v通过观察者，因此单位时间内通过观察者的波数为
4-9 多普勒效应
一、多普勒效应
第四章 机械振动与机械波
在波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的波的频率 ν′与波源频率ν存在差异的现象就称为多普勒效应.
发射频率
?
高中物理选修34多普勒效应
N vt vt vt vt f
v2T v v2 v v2
ff
接收频率为：
f
接＝
N t
v v v2
f
1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．
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
单位时间内观察者数的的人与实际 通过的人数相等
2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动 时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）
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．
3、波源相对介质不动，观察者远离波源 运动时（或观察者不动，波源远离观察 者运动时）
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．
究竟运动和频率的关系如何？
波源的运动情况 观察者运动情况
频率的关系
★
波源静止
观察者静止
等于
★
波源静止
观察者朝★
波源静止
观察者远离波源 者
运动
接
小于
源 的
收
频
★ 波源朝着观察者
运动
观察者静止
频 率
大于
率
★
波源远离观察者 运动
N t
λv ＝f源
波源静止，观察者朝波源以速度v1接近
由前面的实验知道此时波源的波长仍为λ，波 的传播速度为ν，则在时间 t 内，观察者接收 到的完全波的个数为：
N （v+v1）t
多普勒效应实验报告思考题
多普勒效应实验报告思考题多普勒效应实验报告思考题多普勒效应是物理学中一个重要的现象，它描述了当波源和接收者相对运动时，波的频率和波长会发生变化的现象。
这个效应广泛应用于天文学、声学、雷达等领域。
在实验中，我们通过测量声音的频率变化来验证多普勒效应，进一步探索其原理和应用。
实验中，我们使用了一个装置，其中包括一个发声器和一个接收器。
发声器产生连续的声音波，接收器用于接收并测量声音的频率。
我们将发声器固定在一个平台上，然后通过改变平台的运动状态，观察声音频率的变化。
首先，我们将平台保持静止，不进行任何运动。
在这种情况下，我们观察到声音的频率保持稳定，不发生变化。
这是因为发声器和接收器之间没有相对运动，多普勒效应不会发生。
接下来，我们开始改变平台的运动状态。
我们将平台以匀速运动，并保持一个固定的方向。
在这种情况下，我们观察到声音的频率发生了变化。
当平台朝向接收器运动时，声音的频率变高；当平台背离接收器运动时，声音的频率变低。
这是因为当平台运动时，声波在传播过程中会受到平台的运动影响，导致声音的频率发生变化。
我们进一步改变平台的运动状态，使其以加速度运动。
在这种情况下，我们观察到声音的频率变化更加显著。
当平台加速朝向接收器运动时，声音的频率变得更高；当平台加速背离接收器运动时，声音的频率变得更低。
这是因为平台的加速度会导致声波在传播过程中的频率变化更加明显。
通过这个实验，我们可以得出结论：多普勒效应是由波源和接收者之间的相对运动引起的。
当波源和接收者相对运动时，波的频率和波长会发生变化。
这个效应在实际应用中具有重要意义。
在天文学中，多普勒效应被广泛用于测量星体的运动速度和距离。
通过观察星体的光谱，我们可以根据多普勒效应来判断星体是否向我们运动或远离我们，从而推断出其速度和距离。
在声学中，多普勒效应被用于测量声音的速度和方向。
例如，警笛声在接近时会变高，而在远离时会变低，这是因为警车在行驶过程中发出的声音波受到了多普勒效应的影响。
用实验探索声音的干涉和多普勒效应
多普勒效应的应用
医学超声成像 交通警察测速 航天器测距 音乐节拍检测
干涉和多普勒效应的综合应用
医学超声成像： 利用多普勒效应 检测血流速度和 方向
雷达测速仪：利 用多普勒效应测 量物体运动速度
声呐系统：利用 干涉和多普勒效 应进行水下探测 和定位
声音信号处理： 利用干涉和多普 勒效应改善语音 质量和识别率
汇报人：XX
实验结果和结论
添加标题
实验目的：验证多普勒效应的存在和影响
添加标题 添加标题 添加标题
实验过程：通过测量不同频率声波在传播过程中的变化，观察多普勒效 应的规律
实验结果：声波频率的变化与观察者的相对速度有关，当观察者靠近波 源时，声波频率增加；远离波源时，声波频率减小
实验结论：多普勒效应是真实存在的，并且与观察者和波源之间的相对 速度有关
干涉的结果：在某些位置声音增强，在另一些位置声音减弱。
干涉在生活中的应用：音乐合奏、乐器调制等。
干涉现象的实验原理
干涉现象：两列或 两列以上的声波在 空间相遇时，相互 叠加产生声音强弱 变化的现象。
实验原理：通过改 变声源的距离和角 度，观察干涉条纹 的变化，理解干涉 现象的产生和影响。
实验步骤：分别进 行单缝衍射和双缝 干涉实验，观察实 验现象并记录数据 。
实验结果和结论
声音干涉现象在实验中观察到，两列声波在空间相遇时会产生加强或减弱 的现象。
通过实验数据得出，当两列声波的频率、相位差恒定时，干涉现象会呈现 周期性变化。
实验结果表明，声音干涉现象的产生与声波的频率、相位差等因素有关， 这些因素的变化会影响干涉现象的表现。
结论：声音干涉是一种有趣而重要的物理现象，通过实验可以深入了解其 产生机制和影响因素。
4多普勒
声学多普勒计程仪原理
将上式变化一下形式即为： V = Δf×C/(2fTcosθ) 上式就是多普勒计程仪的测速原理公式， 其中C/(2fTcosθ)在计程仪安装好以后为 定值，只要测得回波的多普勒频移Δf， 即可求得航速V。设置航速积分器就可以 求得航速对时间的积分值，即为航程。
影响多普勒计程仪测速精度的因素
船舶上下颠簸的影响 设船舶上下颠簸的速度为U，当U朝上时，单波 束发射与接收回波信号的多普勒频移为： Δf = 2fT/C (Vcosθ-Usinθ) 显然，多普勒频移Δf是由航速V的分量Vcosθ和 上下颠簸的速度U的分量Usinθ共同产生的，而不 是单独由航速V产生的。因此，通过测量多普勒频 移Δf所求的航速V存在误差，这一误差较大，几 乎使测量的航速V没有实际价值。
地磁力分解
上式中的Ψ为地磁水平分力H 与地磁力T之间的夹角，称为磁 倾角(magnetic dip)，磁倾角 有正负之分。在北半球磁倾角 在水平面之下，其符号规定为 正（+）。在南半球磁倾角在水 平面之上，其符号规定为负（）。
Z
T
ψ
H
磁赤道
地球上磁倾角为零的各点的连线称为磁赤 道，它是一条不规则的曲线，南北两磁极的 磁倾角各为-90°和+90°。 在磁赤道上，地磁水平分力H最大而地磁垂 直分力Z为零。在两磁极上，地磁水平分力H 为零而地磁垂直分力Z最大。地磁水平分力H 是磁罗经指北的必须条件之一。
地磁要素求解
水平分量H可以分解为两个正交的分量H1 和H2，分别用两个正交的探头指示。 参考探头分量H1与水平分量H的夹角，即 为磁方位角。
磁方位角的求解
两组正交感应线圈 输出电压二次谐波 求两组电压的反正 切
第4节 多普勒效应
2）频谱幅值 3）频移方向 4）频谱强度
血流彩色显示（伪彩色）
对血流信息给予伪彩色编码（红、蓝、绿）
1）一般用红色表示正向流，即朝向探 头流动
2）一般用蓝色表示反向流，即背离探 头流动
3）速度梯度大小（湍流发生程度）用绿色 表示 正向湍流 — 红、绿色混合，呈黄色 反向湍流 — 蓝、绿色混合，呈青色 绿色混进愈多，湍流发生程度愈大
两者的运动不 在其连线上
仅观察者动 仅波源运动 两者都运动
1. 波源不动，观察者运动 若观察者向波源运动 （v 0）
分析：
a. 相对于观察者，波 的速度 c+v。
b.波源不动，它发出的
波的波长不变。
f
波速 波长
c
v
比较： f c v c v c v f
cT c
2. 当 fd为一定值时， f0越小，所测量的流速 v 越大。
意义：测量高速血流，拟选用低频探头
3. fd与 cos成正比，声束与血流方向平行
时，多普勒频移为最大值，随着两者夹角 的增大， fd逐渐减小。所以，在进行超声 多普勒检查时，为获取最大的频移信号， 应使超声束和血流方向尽可能平行。但这 样一来又增加了衰减损耗，因此实际应用
另外，为获取最大的频移信号，应使超声束 和血流方向尽可能平行。但这样一来又增加了衰
减损耗，因此实际应用中常取 450。
3. 血流速度大小的提取
v fdc
2 f0 cos
在实际检查时，探头频率f0已经选定则不 再改变，声速c在人体中亦为定值。因此， f0 和c可视为常数，用K表示。
高中物理选修3-4-多普勒效应
多普勒效应知识集结知识元多普勒效应知识讲解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。
．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．．（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，；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，．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v0相对于介质运动．．“+”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．．“+”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：；反向运动：．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．例题精讲多普勒效应例1.下列说法正确的是（）A．声源静止，观察者向着声源运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率B．机械波向某个方向传播时，介质中的质点“随波逐流”C．电磁波传播时，其传播方向与电场强度方向磁感应强度方向均垂直D．水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的衍射产生的现象E．做简谐运动的物体要受到回复力例2.关于振动和波的知识下列说法正确的是（）A．做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度可能不同B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率C．向人体发射频率已知的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速度，这种方法俗称“彩超”D．两列相干波发生干涉现象时，两波源连线的中垂线上的质点均为振动加强点下列说法正确的是（）A．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期C．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场D．在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变短，可判断该星球正在靠近向地球E．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象例4.下列说法正确的是（）A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速B．在波的传播方向上，某个质量的振动速度就是波的传播速度C．机械波传播过程中即使遇见尺寸比机械波波长大得多的障碍物也能发生衍射D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流发射后又被仪器接收，测出发射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”利用多普勒效应原理E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象例5.下列说法正确的是（）A．从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射C．用超声波被血流反射回来其频率发生变化可测血流速度，这是利用多普勒效应D．做受迫振动的物体，其稳定时的振动频率不一定等于驱动力的频率E．用标准平面来检查光学面的平整程度是利用光的偏振现象例6.下面哪些应用是利用了多普勒效应（）A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．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，根据接收到的频率发生的变化，就可知汽车的速度，以便于交通管理C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去如图所示为机械波的波源O做匀速直线运动的情况，图中的圆表示波峰，则该图中表示的_____现象；波源正在移向___点，观察到波的频率最低的点是___。
多普勒效应的实验报告
多普勒效应的实验报告
《多普勒效应的实验报告》
在这个实验中，我们将探讨多普勒效应对于声音和光的影响。
多普勒效应是指当波源和接收器相对运动时，波的频率和波长会发生变化的现象。
这一效应在日常生活中有着广泛的应用，比如用于测速仪和天文学中的星体运动等。
首先，我们进行了声音多普勒效应的实验。
我们设置了一个固定的声源和一个移动的接收器，然后通过改变接收器的位置和速度来观察声音的频率和波长的变化。
实验结果表明，当接收器向声源靠近时，声音的频率会增加，波长会缩短；而当接收器远离声源时，声音的频率会减小，波长会增加。
这一实验结果验证了多普勒效应在声音传播中的存在。
接着，我们进行了光的多普勒效应实验。
我们使用了激光作为光源，通过改变接收器的位置和速度来观察光的频率和波长的变化。
实验结果显示，当接收器向光源靠近时，光的频率会增加，波长会缩短；而当接收器远离光源时，光的频率会减小，波长会增加。
这一实验结果再次验证了多普勒效应在光传播中的存在。
通过这次实验，我们深入了解了多普勒效应对声音和光的影响。
这一现象的发现不仅在科学研究中有着重要的意义，也在工程技术和日常生活中有着广泛的应用。
希望通过我们的实验报告，更多的人能够了解和认识多普勒效应，探索其在各个领域中的潜在价值。
多普勒效应综合实验报告
一、实验目的1. 理解多普勒效应的基本原理和现象；2. 掌握多普勒效应的测量方法；3. 通过实验验证多普勒效应的存在；4. 掌握数据处理和分析方法，提高实验技能。
二、实验原理多普勒效应是指波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率发生改变的现象。
当波源向接收器移动时，接收到的频率变高；当波源远离接收器时，接收到的频率变低。
多普勒效应广泛应用于声波、光波等多种波动现象中。
本实验采用声波多普勒效应，通过测量声波频率的变化来验证多普勒效应的存在。
实验中，声源发出一定频率的声波，接收器接收声波并测量其频率。
当声源和接收器之间有相对运动时，接收到的频率将发生改变。
三、实验仪器与设备1. 发射器：超声波发生器，频率可调；2. 接收器：超声波接收器；3. 测量仪器：示波器、频率计；4. 支撑架：用于固定发射器和接收器；5. 距离测量工具：卷尺。
四、实验步骤1. 将发射器和接收器固定在支撑架上，确保两者之间的距离保持不变；2. 打开超声波发生器，调节频率为设定值；3. 开启示波器和频率计，记录接收器接收到的频率；4. 改变发射器和接收器之间的相对位置，分别向左、向右移动，记录不同位置下的频率；5. 重复步骤4，分别向上、向下移动，记录不同方向下的频率；6. 对比不同位置和方向下的频率变化，分析多普勒效应现象。
五、实验数据与处理1. 记录不同位置和方向下的频率数据；2. 根据多普勒效应公式计算频率变化量；3. 分析频率变化量与相对速度之间的关系。
六、实验结果与分析1. 实验结果表明，当发射器和接收器之间有相对运动时，接收到的频率会发生改变，验证了多普勒效应的存在；2. 通过计算频率变化量，发现频率变化量与相对速度成正比，符合多普勒效应公式；3. 分析实验误差，可能来源于声源频率的波动、测量仪器的精度等因素。
七、实验结论1. 多普勒效应是波源和接收器之间相对运动时，接收到的波的频率发生改变的现象；2. 通过实验验证了多普勒效应的存在，并计算出频率变化量与相对速度之间的关系；3. 本实验有助于加深对多普勒效应的理解，提高实验技能。
多普勒效应实验技巧与方法
多普勒效应实验技巧与方法多普勒效应是一种描述波动现象的物理现象，广泛应用于声音、光线等波动的研究中。
多普勒效应实验是物理学实验中常见且重要的一种，通过实验可以直观地观察到多普勒效应的产生和变化规律。
本文将介绍多普勒效应实验的一些技巧和方法，帮助读者更好地进行实验。
首先，多普勒效应实验需要的器材包括发射器和接收器两个部分。
发射器发射特定频率的波动，接收器接收到波动并通过测量其频率的变化来观察多普勒效应。
在选择器材时，需要注意发射器和接收器的频率范围要覆盖到实验中要测量的频率变化范围。
此外，还需要一些辅助器材如信号发生器、频率计等。
在实验进行前，需要先做一些准备工作。
首先要确定实验中需要测量的频率范围，以便选择合适的发射器和接收器。
其次，要正确连接实验所需的设备，并确保连接的稳定性和准确性。
调试仪器时，可以使用信号发生器发出特定频率的信号，通过频率计来测量接收器接收到的频率变化。
调试仪器时要注意保持一定的距离，避免相互之间的干扰。
实验中，可以变换发射器和接收器之间的距离，观察接收到的信号频率的变化。
当发射器和接收器之间的距离不变时，接收到的信号频率应该保持不变。
而当二者之间的距离改变时，接收到的信号频率将发生变化。
当二者之间的距离逐渐缩小时，接收到的信号频率会增加；而当二者之间的距离逐渐增大时，接收到的信号频率会减小。
通过这种方法，可以验证多普勒效应的产生和变化规律。
在实验中要注意的是保持实验环境的稳定。
外界的干扰会影响实验结果的准确性和可靠性，因此需要在实验过程中避免外界的干扰。
同时，在实验室中尽量保持相对的安静，避免其他仪器和人员的活动对实验结果造成干扰。
实验时要保持发射器和接收器的稳定，不要频繁移动或摇动。
最后，在实验结束后要及时记录实验结果并进行分析。
实验结果的分析可以采用图表的形式，将接收到的信号频率随距离的变化规律绘制出来。
通过图表的分析可以更加直观地了解多普勒效应的变化规律。
同时，还可以对实验结果和理论知识进行对比和验证，进一步加深对多普勒效应的理解和认识。
4、多普勒效应公式推导
多普勒效应公式推导多普勒效应公式在高考中不要求掌握，但掌握公式对解决相关选择题大有禆益。
设波在介质中传播的速度是V ，波源的速度是u ，接收者的速度是v 。
波的发射频率是f 。
接收到的频率为f′。
1、波源不动，接收者远离波源。
波面2与接收者的追及问题。
相对速度与时间的乘积等于相对位移λ。
='V v V f f λ-= 则 '=V v f f V - ① 若波源不动，接收者靠近波源='V v V f f λ+= 则 '=V v f f V + ② 2、接收者不动，波源靠近接收者。
波源发出的波面间距与波源静止时波面间距不同。
接收到的波长为'λ '='Vf λ 'u V u f f fλλ=-=- 联立以上两式可得'=V f f V u- ③ 当波源远离接收者时，接收到的频率为 '=V f f V u+ ④ 3、波源与接收者相向运动 '='V v V u f f λ+-= 故'=V v f f V u+-⑤ 波源与接收者相背运动'='V v V u f f λ-+= 故'=V v f f V u-+⑥ 波源与接收者都向右运动（沿波传播方向）'='V v V u f f λ--= 故'=V v f f V u--⑦ 可见，⑦式更具一般性，①~⑥式都是⑦式的特例。
①~⑥式各量都仅表示大小。
⑦式各速度均包含方向，有正负。
①式即=0u ，0v >的情况。
②式即=0u ，0v <的情况。
③式即0u >，0v =的情况。
④式即0u <，0v =的情况。
⑤式即>0u ，0v <的情况。
⑥式即<0u ，0v >的情况。
波源波面1波面2波面1波面2。
第四节 多普勒效应
超声波在血液的传播过程中，
c
将出现两次频移现象。当超声
波入射到达血管内的血液颗粒
v
时，由于超声波接收体的血液 颗粒是运动着的，这时出现第
一次多普勒频移现象。这时，血液颗粒接收的频率为：
f ' c v cosi
c
f0
4
散射
而被血液颗粒（红细胞）散射的超声波返回到接收端
时，由于散射体的血液颗粒相当于超声波的声源，它 也是运动着的，于是有了第二次多普勒频移现象。这 时，超声探头的接收端接收到的波频率为：
第四节 多普勒效应
1
一. 声波的多普勒效应
什么是多普勒效应？
当声源与接收体之间存在相对介质的运动时，接收到 的声波信号频率与入射声波频率存在差别，频差的大小 与相对运动速度成正比。 图中的传播介质是空气。
2
1. 波源和接收体的相对运动在一条直线上
相向运动： f
'
cv cu
f0
c波在介质中的传播速度，波速；v接收体相对于介质
f
c
c v cosr
f
1
v c
cos i
v c
cos r
f0
多当普i勒频r移fd =时ffd：–f0vc为c：osi cosr f0
2v cos
fd c f0 5
公式分析:
1. fd与探头发射频率f0成正比，与声速 c 成反比。 2. 当 fd为一定值时， f0越小，所测量的流速 v 越大。
意义：测量高速血流，拟选用低频探头
3. fd与cos 成正比，声束与血流方向平行时，多普
勒频移为最大值，随着两者夹角的增大， fd逐渐 减小。所以，在进行超声多普勒检查时，为获取 最大的频移信号，应使超声束和血流方向尽可能 平行。但这样一来又增加了衰减损耗，因此实际
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多普勒效应综合实验当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。
多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。
例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。
基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。
在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。
电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。
本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。
【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，查看V－t关系曲线，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：①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。
②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。
③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。
④其它变速直线运动。
【实验原理】1、超声的多普勒效应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。
2、超声的红外调制与接收早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。
由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。
新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。
即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。
由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽略不计。
采用此技术将实验中运动部分的导线去掉，使得测量更准确，操作更方便。
信号的调制-发射-接收-解调，在信号的无线传输过程中是一种常用的技术。
【实验仪器及简介】多普勒效应综合实验仪由实验仪，超声发射/接收器，红外发射/接收器，导轨，运动小车，支架，光电门，电磁铁，弹簧，滑轮，砝码等组成。
实验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，图1为实验仪的面板图。
实验仪采用菜单式操作，显示屏显示菜单及操作提示，由☐❑♦◆键选择菜单或修改参数，按“确认”键后仪器执行。
可在“查询”页面，查询到在实验时已保存的实验的数据。
操作者只须按提示即可完成操作，学生可把时间和精力用于物理概念和研究对象，不必花大量时间熟悉特定的仪器使用，提高了课时利用率。
实验一验证多普勒效应并由测量数据计算声速让小车以不同速度通过光电门，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率。
由仪器显示的f－V关系图可看出，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。
用作图法或线性回归法计算f－V直线的斜率k，由k计算声速u并与声速的理论值比较，计算其百分误差。
一．仪器安装如图2所示。
所有需固定的附件均安装在导轨上，并在两侧的安装槽上固定。
调节水平超声传感发生器的高度，使其与超声接收器（已固定在小车上）在同一个平面上，再调整红外接收传感器高度和方向，使其与红外发射器（已固定在小车上）在同一轴线上。
将组件电缆接入实验仪的对应接口上。
安装完毕后，让电磁铁吸住小车，给小车上的传感器充电，第一次充电时间约6～8秒，充满后(仪器面板充电灯变绿色)可以持续使用4～5分钟。
在充电时要注意，必须让小车上的充电板和电磁铁上的充电针接图2 多普勒效应验证实验及测量小车水平运动安装示意图图1 多普勒实验仪面板图触良好。
【注意事项】①安装时要尽量保证红外接收器、小车上的红外发射器和超声接收器、超声发射器三者之间在同一轴线上，以保证信号传输良好；②安装时不可挤压连接电缆，以免导线折断；③小车不使用时应立放，避免小车滚轮沾上污物，影响实验进行。
二．测量准备1．实验仪开机后，首先要求输入室温。
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。
利用♦◆将室温T值调到实际值，按“确认”。
2．第二个界面要求对超声发生器的驱动频率进行调谐。
在超声应用中，需要将发生器与接收器的频率匹配，并将驱动频率调到谐振频率f0，这样接收器获得的信号幅度才最强，才能有效的发射与接收超声波。
一般f0在40KHz左右。
调谐好后，面板上的锁定灯将熄灭。
3．电流调至最大值后，按“确认”。
本仪器所有操作，均要按“确认”键后，数据才被写入仪器。
【注意事项】①调谐及实验进行时，须保证超声发生器和接收器之间无任何阻挡物；②为保证使用安全，三芯电源线须可靠接地。
三．测量步骤1．在液晶显示屏上，选中“多普勒效应验证实验”，并按“确认”；2．利用◆键修改测试总次数（选择范围5~10，一般选5次），按▼，选中“开始测试”；3．准备好后，按“确认”，电磁铁释放，测试开始进行，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率；改变小车的运动速度，可用以下两种方式：a．砝码牵引：利用砝码的不同组合实现；b．用手推动：沿水平方向对小车施以变力，使其通过光电门。
为便于操作，一般由小到大改变小车的运动速度。
4．每一次测试完成，都有“存入”或“重测”的提示，可根据实际情况选择，“确认”后回到测试状态，并显示测试总次数及已完成的测试次数；5．改变砝码质量（砝码牵引方式），并退回小车让磁铁吸住，按“开始”，进行第二次测试；6．完成设定的测量次数后，仪器自动存储数据，并显示f－V关系图及测量数据。
【注意事项】小车速度不可太快，以防小车脱轨跌落损坏。
四．数据记录与处理由f－V关系图可看出，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。
用◆键选中“数据”，❑键翻阅数据并记入表1中，用作图法或线性回归法计算f－V关系直线的斜率k。
公式（4）为线性回归法计算k值的公式，其中测量次数i＝5 ～ n，n≤10。
2 2i i iiiiV V fVfVk-⨯-⨯=（4）由k计算声速u = f0/k，并与声速的理论值比较，声速理论值由u0 = 331(1＋t/273)1/2 (米/秒)计算，t表示室温。
测量数据的记录是仪器自动进行的。
在测量完成后，只需在出现的显示界面上，用◆键选中“数据”，❑键翻阅数据并记入表1中，然后按照上述公式计算出相关结果并填入表格。
表1 多普勒效应的验证与声速的测量 f0 =测量数据直线斜率k (1/m) 声速测量值u=f0/k(m/s)声速理论值u0(m/s)百分误差(u-u0)/u0次数i 1 2 3 4 5 6V i(m/s)f i (Hz)实验二研究匀变速直线运动，验证牛顿第二运动定律质量为 M的接收器组件，与质量为m的砝码托及砝码悬挂于滑轮的两端，运动系统的总质量为 M＋m，所受合外力为 (M－m)g（滑轮转动惯量与摩擦力忽略不计）。
根据牛顿第二定律，系统的加速度应为：a = g (M－m) /（M＋m） (5)采样结束后会显示 V－t曲线，将显示的采样次数及对应速度记入表2中。
由记录的t ，V数据求得V－t直线的斜率即为此次实验的加速度a。
将表2得出的加速度a作纵轴，(M－m)/(M＋m)作横轴作图，若为线性关系，符合（5）式描述的规律，即验证了牛顿第二定律，且直线的斜率应为重力加速度。
一．仪器安装与测量准备1．仪器安装如图4所示，让电磁阀吸住自由落体接收器，并让该接收器上充电部分和电磁阀上的充电针接触良好。
2．用天平称量接收器组件的质量M，砝码托及砝码质量，每次取不同质量的砝码放于砝码托上，记录每次实验对应的m。
3．由于超声发生器和接收器已经改变了，因此需要对超声发生器的驱动频率重新调谐。
【注意事项】①须将“自由落体接收器保护盒”套于发射器上，避免发射器在非正常操作时受到冲击而损坏；②安装时切不可挤压电磁阀上的电缆；③调谐时需将自由落体接收组件用细绳拴住，置于超声发射器和红外接收器得中间，如此兼顾信号强度，便于调谐。
④安装滑轮时，滑轮支杆不能遮住红外接收和自由落体组件之间信号传输。
二．测量步骤1．在液晶显示屏上，用▼选中“变速运动测量实验”，并按“确认”；2．利用◆键修改测量点总数为8（选择范围8~150），▼选择采样步距，并修改为50 ms（选择范围50~100ms），选中“开始测试”；图4 匀变速直线运动安装示意图3．按“确认”后，磁铁释放，接收器组件拉动砝码作垂直方向的运动。
测量完成后，显示屏上出现测量结果。
4．在结果显示界面中用 ◆ 键选择“返回”，“确认”后重新回到测量设置界面。
改变砝码质量，按以上程序进行新的测量。
【注意事项】需保证自由落体组件内电池充满电后（即实验仪面板上的充电指示灯为绿色）开始测量。
三．数据记录与处理采样结束后显示 V －t 直线，用 ◆ 键选择“数据”，将显示的采样次数及相应速度记入表2中，t i为采样次数与采样步距的乘积。
由记录的t ，V 数据求得V －t 直线的斜率，就是此次实验的加速度a 。
将表2得出的加速度a 作纵轴，(M －m)/(M ＋m)作横轴作图，若为线性关系，符合（5）式描述的规律，即验证了牛顿第二定律，且直线的斜率应为重力加速度。
【注意事项】① 为避免电磁铁剩磁的影响，第1组数据不记；② 接收器组件下落时，若其运动方向不是严格的在声源与接收器的连线方向，则α1（为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，右图是其示意图）在运动过程中增加，此时公式（2）不再严格成立，由（3）式计算的速度误差也随之增加。