多普勒效应
多普勒效应的一般公式
多普勒效应的一般公式
相对论描述了物体在靠近光速运动时出现的一种特殊效应，即多普勒效应（Doppler effect）。
多普勒效应是指当物体向或离观察者移动时，它所发射的辐射的频率和波长都发生变化，而发射的能量保持不变，这就是多普勒效应。
多普勒效应的一般公式可以表示为：
观察者的频率f'＝f*(c+V)/(c-V)
其中，f为物体发射的频率，V为物体相对于观察者的速度，c 为光速。
当物体向观察者移动时，V的值为正数，则物体的接收频率f'大于发射频率f，此时观察者称之为“蓝移”，也就是频率和波长向高频率和短波长方向变化。
当物体离开观察者时，V为负数，则物体的接收频率f'小于发射频率f，此时观察者称之为“红移”，也就是频率和波长向低频率和长波长方向变化。
多普勒效应不仅出现在光波，而且出现在电磁波、声波等任何有频率的辐射中，是具有广泛应用的物理现象。
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多普勒效应
多普勒效应：天文观测的有力手段多普勒效应（D o p p l e r e f f e c t）这一普遍的物理现象，在寻找马航失联客机中大出风头。
专业人员利用这个效应，从极为有限的数个飞机和海事卫星的自动握手信号频率微小的变化中，分析出飞机的飞行方向，并结合合理假设的飞机飞行参数，判断出了飞机坠海的大致区域，成为目前寻觅飞机下落最重要的线索。
多普勒效应在天文上的应用更为广泛，是许多天文观测不可缺少的手段。
多普勒效应是指，如果信号源和信号接收器之间有相对运动，那么接收端接收到的信号频率将发生变化：两者相向运动则频率增加，反向运动则频率降低。
对声波的多普勒效应我们都有体会，比如呼啸而过的火车，当火车驶近观测者时鸣笛声波频率增加，音调变高；火车驶过观测者后，火车和观测者之间的相向运动突然变为反向运动，鸣笛声波频率骤然降低，音调变低沉。
不论是声源向静止的观测者运动时，声源发出的声波波长被压缩；还是观测者向静止的声源运动，声速增加；因为频率＝声速/波长，所以只要两者相向运动，结果都是频率增加。
因此，通过声波频率的变化，可以计算出声源相对于观测者的运动速度。
无线电、光等电磁波也有类似的多普勒效应，但因为电磁波以光速传播无需媒介，需要考虑相对论效应，所以具体的频率变化和相对运动速度的关系与声波有些不同。
生活中应用多普勒效应的例子很多：交通警察用这个原理来测量车辆是否超速；医疗上用的彩超通过它测出血管里血液流动的方向，再用不同颜色显示出来，帮助分辨动脉静脉以诊断血管病变等；气象雷达可以利用它测出云层的运动速度；天文观测上，通过多普勒效应得到远处天体和地球上的观测者之间的相对运动速度显得特别有意义，尤其是太阳系以外遥远的天体，它们在地球上的观测者看来几乎就是恒定不动的，很难直接看到它们的运动情况。
根据上面的原理，要利用多普勒效应测量遥远天体和我们的相对速度，必须先知道作为信号源的天体所发出的信号原本的频率。
那么，怎么才能得知这个原本的频率呢？天体物理学告诉我们，恒星表面发出的连续频率的光在穿越它们自身大气时，某些频率的光会被大气中的元素所吸收，从而在该恒星光谱与这些元素对应的特征频率位置上形成暗线；或者恒星表面的高温等离子体本身就能发出所含元素特征频率的光，被光谱仪检测出。
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。
多普勒效应现象
多普勒效应现象
多普勒效应是指当一个物体以相对于观察者的速度移动时，它所发出的声音的频率会发生变化。
这种现象最初是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒在1842年发现的，因此被命名为多普勒效应。
在日常生活中，我们可以通过经常听到警笛声来感受到多普勒效应。
当一个警车以高速行驶时，其发出的警笛声会变得更高，因为声波被向前推导致频率增加。
而当警车远离我们时，其发出的警笛声则会变低，因为声波被拉伸导致频率降低。
多普勒效应不仅存在于声波中，还存在于光波中。
例如，当一个恒星以相对于地球的速度运动时，它所发出的光谱线会发生频移，这种现象被称为多普勒光谱效应。
多普勒效应在天文学、物理学、气象学、医学等领域都有广泛应用。
通过测量多普勒效应，我们可以了解物体的速度、方向、距离等信息，从而深入理解自然规律。
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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。
多普勒效应ppt课件
单独传播时引起的位移的矢量和。
知识回顾：
2．波的干涉(1)定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的
两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是
减弱的现象。(2)稳定干涉条件①两列波的频率必须相同。②两
Hale Waihona Puke 个波源的相位差必须保持不变。(3)一切波都能够发生干涉，干
涉是波特有的现象。
一、多普勒效应
底血管的病变。
4.军事应用：脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪
中国的武直19武装直升机
中国的歼20第五代隐身战机
小结：
知识结构导图
练一练：
1.为了理解多普勒效应，可以设想一个抛球的游戏（图 3.5-5）。设想甲
每隔1s向乙抛一个球，如果甲、乙都站着不动，乙每隔1s接到一个球。如
果甲抛球时仍然站着不动，而乙以一定速度向甲运动，这时乙接球的时间
3.5 多普勒效应
目录
CONTENTS
1
多普勒效应
2
多普勒效应的解释
3
多普勒效应的应用
知识回顾：
1．波的叠加
(1)波的独立传播：两列波在彼此相遇并穿过后，仍然保持各自
的运动特征，继续传播。(2)波的叠加原理：几列波相遇时能够
保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中
的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波
二、多普勒效应的解释
2.多普勒效应的实质：
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。
多普勒效应是观察者接收到的波的频率发生了变化，而波源发出
的波的频率并没有改变。
模拟实验：
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。
多普勒效应解释
多普勒效应（Doppler effect）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。
多普勒认为，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。
在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高(蓝移(blue shift))。
在运动的波源后面，产生相反的效应。
波长变得较长，频率变得较低(红移(red shift))。
波源的速度越高，所产生的效应越大。
根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度。
除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。
所有波动现象(包括光波) 都存在多普勒效应。
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（v+c）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（v-c）/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,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。
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。
科学家爱德文·哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。
多普勒效应
靠近：f
远离： f
u vd
v 1 d f 0 u
②
、波传播速度为v，观察者不动，波源以速度V相对于观察者运动：
靠近： f
u
v sT
u u vs
f0
远离： f
u
v sT
噪音对人体危害很大。但往往不被人们重视。对人体的危害有影响睡眠、
休息和谈话，损伤听觉，影响工作效率，引起疾病等四个方面。30—40dB是
比较安静的正常环境，超过50dB就会影响睡眠和休息。70dB以上会干扰谈话， 造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，长期工作在90dB以上的噪声环
境中，会使人听觉器官发生恶性损伤，引起耳聋及其他疾病，甚至死亡。
特点： 波长短，沿直线传播 穿透力强
应用：
声呐
探伤
超声加湿器
B超
仿生学
2、次声波： 频率低于20Hz的声波，称为次声波。
特点： 应用： 传播距离远 预报台风、海啸，探知核武器试验和导弹发射。
噪声污染趣谈
人们通常将有规律的振动产生的声音为乐音，没有规律振动产生的声音自 然数为噪音从环境角度讲，凡是例人烦恼、讨厌、不需要的声音都是噪音。
u u vs
f0
知识介绍：
星系谱线的“红移现象”
20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”。所谓“实际光的频率小。
如何解释上述的“红移现象”？
二、超声波和次声波 1、超声波： 频率高于20000Hz的声波，称为超声波。
多普勒效应
一、多普勒效应 1、现象： 当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率
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
多普勒效应的由来
• 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。主要内容为：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
多普勒效应主要内容
• 主要内容为：物体辐射的波长因为波源和 观测者的相对运动而产生变化。在运动的 波源前面，波被压缩，波长变得较短，频 率变得较高 （蓝移 blue shift）；当运动在 波源后面时，会产生相反的效应。波长变 得较长，频率变得较低 （红移 red shift）。 波源的速度越高，所产生的效应越大。根 据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源 循着观测方向运动的速度。具体还有
•
•
具体内容
• • • • 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 多普勒效应指出 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。 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,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． ．
高三多普勒效应知识点
高三多普勒效应知识点多普勒效应是描述波的频率和观察者相对运动时出现的现象。
它是物理学中重要的一个概念，在声、光等各个领域都有广泛的应用。
在高三物理学习中，多普勒效应也是一个重要的考点。
下面将简要介绍高三多普勒效应的基本知识点。
一、多普勒效应的定义多普勒效应是指当观察者与波源或物体相对运动时，观察者所测得的波的频率与波源或物体发出的频率之间存在差异的现象。
多普勒效应可以分为声波的多普勒效应和光波的多普勒效应。
二、声波的多普勒效应声波的多普勒效应是指当声源和观察者相对运动时，观察者所听到的声音频率与声源发出的频率之间存在差异。
多普勒效应根据运动方向的不同可以分为接近效应和远离效应。
接近效应是指当观察者靠近声源时，所听到的声音频率会增加；远离效应是指当观察者远离声源时，所听到的声音频率会减小。
三、光波的多普勒效应光波的多普勒效应是指当光源和观察者相对运动时，观察者所观察到的光的频率与光源发出的频率之间存在差异。
与声波多普勒效应不同的是，光波多普勒效应通常只涉及到远离效应。
当观察者远离光源时，所观察到的光的频率会减小，光的色彩会发生红移的现象。
四、多普勒效应的计算公式对于声波多普勒效应而言，多普勒效应的计算公式可以用以下公式表示：f' = (v ± v₀) / (v ± vᴛ) * f₀其中，f' 是观察者所测得的频率，v 是声波在介质中的传播速度，v₀是观察者与声源之间的相对速度，vᴛ是介质中的传播速度，f₀是声源发出的频率。
对于光波多普勒效应而言，由于通常只涉及到远离效应，计算公式可以简化为：Δf/f₀ = v₀/c其中，Δf 是观察者所观察到的频率变化，f₀是光源发出的频率，v₀是观察者与光源之间的相对速度，c 是光速。
五、多普勒效应的应用多普勒效应在生活中有着广泛的应用。
在交通领域中，常常利用多普勒效应来进行雷达测速。
此外，多普勒效应也被用于医学诊断中的超声波检查、天文学中的红移等研究中。
多普勒效应-ppt课件
我们可以这样理解声波的多普勒效应：当波源与观察者相对静止时，
1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者观测到的频率
等于波源的频率；当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰(
或密部)的数目增加，观察者观测到的频率增加；反之，当波源与观察
者相互远离时，观测到的频率变小。
一端，闭合开关后听一听它发出的声音。请一位
同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动（图
3.5-1 ），在几米之外听它的声音有什么变化。
图3.5-1蜂鸣器音调的变化
多普勒效应
要了解多普勒效应，可以做如下的
模拟实验。让一队人沿路行走，观察
者站在路旁不动，假设每分钟有30个
人从他身边通过（图3.5-2甲），这种
情况下的“过人频率”是30人/分。如果
观察者逆着队伍行走，每分钟与观察
者相遇的人数增加，也就是频率增加
（图3.5-2乙）；反之，如果观察者顺
着队伍行走，频率降低。
甲
乙
丙
图3.5-2 多普勒效应的模拟实验
①观测者静止
v测 = 0
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。这种情况下的“过人频率”是30人每分。在这个模拟实
D、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
课堂检测
【练习3】（多选）火车上有一个声源发出频率一定的乐音。当火车静
止时、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调。以下
那种情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来高（ AC ）
A、观察者静止，火车向他驶来
B、观察者静止，火车离他驶去
C、火车静止时，观察者乘汽车向着火车运动
多普勒效应
3、只讨论波源，观察者的运动在二者连线上的情况
约定 u ──介质中的波速
Vs──波源相对于介质的速度 VB──观察者相对于介质的速度 三种速度均以介质为参照系。
2
一、波源、观察者均相对于介质为静止
Vs=0,VB=0 ──此时无多普勒效应
波源相对于介质为静止 （即Vs=0） ，波动频率等于波
源的振动频率
•
a,波源静止,波
面是同心的。
• • ••
b,波源速度小 于波速,波面错 开,产生多普勒 效应。
••• •
c,波源速度趋于波速,
所有波面在一点相
切,接收频率趋于无
穷大。
12
•
•
•
•
d，波源速度大于波速,波面的包络面呈圆锥状,即为马赫锥。
由于波的传播速度不会超过运动物体本身，故马赫锥面就 是波前，其外是没有扰动波及的。
u Vs=0
VB
察者向着波源运动，那么这时观 察者测得的波速
s
Px
u＇=u+ VB
观察者测得的波长
λ/ =λ
因为 Vs=0，
u
s
B2
u
u VB uT
(1 VB u
)
vB
S VS=0
即，当观察者向着波源运动时，
接收频率提高。
4
当观察者远离波源时, VB 取负值 , 接收频率降低。
B 2
u VB
7
2、若波源背离观察者运动 同理， 则波形被拉长
接收频率会降低
(u Vs )T
B 3
u
u Vs
s
8
四、观察者、波源同时相对于介质运动(Vs≠0，VB≠0)
相互靠近
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
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老师讲课位置
2 培养立体感觉：由从平面形态思维到立体形态思维的模式转变，树
立三维空间概念。
感觉是指人的直观判断力。
立体感觉是对形的体量把握，这与平面的感
觉是完全不同的。
平面形态是靠轮廓去把握的，一个平面只能决定一个轮廓，却不能决定一个立体形态，因为同一立体形态从不同的角度去观察，均能看到不同的形态。
例如：一个正方形，若把其画在纸上，其轮廓就固定下来了，它不会再有产生别的形状的可能性，而对立体形态来说，一个平面的正方形投影是不能确定该立体的形状，它至少需要三个角度的投影才能确定其外观形状。
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多普勒效应
主讲教师：孟庆鑫
2
发射频率ν
接收频率ν'
νν'
=?若波源或观察者，或两者同时相对介质运动，则观察者接收到的频率和波源的振动频率不同的现象，称为多普勒效应。
（1842年）
一、多普勒效应
S
o
v v ±±='u u ν
ν相对运动发生在两者连线上时：其中：v ：波源振动的频率
v ′：探测器探测的频率
：探测器相对于介质的速度
o v ：波源相对于介质的速度
S v ：波相对于介质的速度
u 波源、探测
器的相对运动状态影响探测到的频率。
以下讨论以介质作参考系(1)波源和观察者都静止
0==o ,v v S ν
ν='假设相对运动发生在波源和观察者的连线上。
S
o
v v ±±='u u νν(2)波源静止，观察者运动
0≠=o ,v v S ν
u
ν)(o
v ±='1ν
u
u νu u λt t u νo o o /d d
v v v +=+=+='）（
(3)观察者静止，波源运动ν
u u νs
v ='0
0=≠o ,v v S S
o
v v u u ν
ν±='(4)探测器、波源都运动
波速增加(减少)0
0≠≠o ,v v S 波长变短(长)
v
u u T u u λu νs
s s v v -=-='=')（S
o
v v ±±='u u ν
νλ
y
'
λT
S v y
uT
5
(5)一般情况
ν
α
u β
u νcos cos S o v v ±='u
S
v
αβ
v o v
S
v S
v 'o v
o
v '(6)光(电磁波)的多普勒效应
光源和接收器在同一直线上运动时，考虑相对论效应：
两者相向运动时，接收波长变短，这种现象称为“紫移”。
光源和接收器相背运动时，接收波长变
长，这种现象称为“红移”。
+-c v c ν'=
v
v
v 光源和接收器的相对运动速度
若波源或观察者，或两者同时相对介质运动，则观察者接收到的的频率和波源的振动频率不同的现象，称为多普勒效应。
多普勒效应总结
2. 机械波的多普勒效应
1. 多普勒效应定义
ν
α
u βu νcos cos S o v v ±='3. 电磁波的多普勒效应
+-c v c ν'=
v
v
老师讲课位置
2 培养立体感觉：由从平面形态思维到立体形态思维的模式转变，树
立三维空间概念。
感觉是指人的直观判断力。
立体感觉是对形的体量把握，这与平面的感
觉是完全不同的。
平面形态是靠轮廓去把握的，一个平面只能决定一个轮廓，却不能决定一个立体形态，因为同一立体形态从不同的角度去观察，均能看到不同的形态。
例如：一个正方形，若把其画在纸上，其轮廓就固定下来了，它不会再有产生别的形状的可能性，而对立体形态来说，一个平面的正方形投影是不能确定该立体的形状，它至少需要三个角度的投影才能确定其外观形状。
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