多普勒效应综合实验报告及数据处理图
大连理工大学《大学物理实验报告》多普勒效应 实验报告
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院（系） 材料学院 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节实验名称 多普勒效应及声速的测试与应用教师评语实验目的与要求：1. 加深对多普勒效应的了解2. 测量空气中声音的传播速度及物体的运动速度主要仪器设备：DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪，示波器其中， DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪由实验仪、智能运动控制系统和测试架三个部份组成。
实验原理和内容： 1、 声波的多普勒效应实际的声波传播多处于三维的状态下， 先只考虑其中的一维（x 方向）以简化其处理过程。
设声源在原点，声源振动频率为f ，接收点在x 0，运动和传播都在x 轴向上， 则可以得到声源和接收点没有相对运动时的振动位移表达式：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=000cos x c t p p ωω ， 其中00x c ω-为距离差引起的相位角的滞后项， 0c 为声速。
然后分多种情况考虑多普勒效应的发生： 1.1 声源运动速度为S V ，介质和接收点不动假设声源在移动时只发出一个脉冲波， 在t 时刻接收器收到该脉冲波， 则可以算出从零时刻到声源发出该脉冲波时， 声源移动的距离为)(0c x t V S -， 而该时刻声源和接收器的实际距离为)(00c x t V x x S --=, 若令S M =S V /0c （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（以下各个马赫数的处理方法相同， 均以相互靠近的运动时记为正）。
则距离表达式变为)1/()(0S S M t V x x --=， 代回到波函数的普适表达式中， 得到变化的表达式：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=0001cos c x t M p p S ω可见接收器接收到的频率变为原来的SM 11-, 即:1.2 根据同样的计算法， 通过计算脉冲波发出时的实际位移并代换普适表达式中的初始位移量， 便可以得到声源、介质不动，接收器运动速度为r V 时， 接收器接收到的频率为1.3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为1.4 介质运动。
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。
多普勒效应实验报告
多普勒效应实验报告引言多普勒效应是19世纪初由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒提出的一种物理现象，它描述了由于发射源或接收源相对于观察者的相对运动而导致的频率变化。
这一现象在日常生活中也有很多实际应用，例如各种雷达设备、医学超声波和天文学测量等领域。
本次实验旨在通过模拟和观察多普勒效应来加深对其原理的理解。
实验目的通过模拟车辆行驶时发出声音的多普勒效应，验证多普勒效应的存在及其原理。
实验材料- 一个声音发生器- 一个车辆模型- 一台频率计- 扬声器- 一个音高计实验步骤1. 搭建实验装置：将声音发生器和频率计连接，通过扬声器发出声音；在一固定位置放置车辆模型。
2. 测量静止状态下的频率：在车辆静止的情况下，记录频率计显示的数值。
3. 测量追上车辆时的频率：由于车辆以一定速度远离发声源，观察者向车辆靠近。
记录频率计显示的数值。
4. 测量追赶车辆时的频率：车辆以一定速度迎面驶来，观察者离开车辆。
记录频率计显示的数值。
5. 分析数据结果：对比静止状态下的频率和追上、追赶车辆时的频率，观察差异并得出结论。
实验结果在进行实验的过程中，我们记录下了实验数据并进行了数据分析。
在静止状态下，声音发生器发出的声音频率为2000 Hz。
当观察者向车辆靠近时，频率计显示的数值逐渐增加，最终达到2050Hz。
而当观察者离开车辆时，频率计显示的数值逐渐减小，最终达到1950 Hz。
讨论及分析根据实验结果可知，当观察者向车辆靠近时，接收到的声波频率较高；当观察者远离车辆时，接收到的声波频率较低。
这是由于车辆和观察者相对运动导致的多普勒效应。
在静止状态下，观察者接收到的声波频率与声音发生器发出的声音频率相等，因两者相对静止。
但是当观察者向车辆靠近时，观察者将接收到来自车辆发出的频率较高的声波，导致频率计显示数值增加。
而当观察者远离车辆时，观察者将接收到来自车辆发出的频率较低的声波，导致频率计显示数值减小。
这一现象可以通过多普勒公式来解释。
多普勒效应实验报告
附件：实验项目名称:多普勒效应实验学号：____________姓名：_________班级：___________实验序号___第_____周星期______第________节课联系方式：__________________[实验目的](1)了解多普勒效应的原理(2)学会利用多普勒效应测量速度等运动参数的方法[实验仪器]多普勒效应实验仪[实验原理及预习问题]1.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大小v靠近声源运动，接收器接收到的频率比声源的频率大还是小？为什么？对于远离声源情况再次讨论上述问题。
2.多普勒效应有哪些应用？[实验内容与原始数据记录]实验1：多普勒效应验证及声速的测量谐振频率f0=_________Hz温度t=________℃表1多普勒效应的验证与声速的测量测量数据直线斜率k(1/m)声速测量值u=f0/k(m/s)声速理论值2731330tu+=百分误差(u-u0)/u0次数i12345V i(m/s)f i(Hz)注：表中斜率计算见下页公式画出f-V 关系曲线：斜率的计算：=i V ___________=i f __________=⨯i i f V _________=⨯i i f V _________=2i V __________=2i V __________=-⨯-⨯=22ii ii i i V V f V f V k _____________实验2：变速运动（简谐振动）的研究表2简谐振动的研究N 1maxN 5max T=0.02(N 5max －N 1max )(s)ω=2π/T (1/s)ω平均值ω标准差12345三、思考题1.试分析实验1中误差产生的主要原因。
2.在实验二中，每次需要使小车偏离平衡位置一定距离再放手，如果每次实验偏离平衡位置的距离不一样（仍然在弹簧弹性限度内），是否会对实验结果有明显影响？为什么？评分:批改教师签名:。
多普勒效应实验报告讲解
大连理工大学大学物理实验报告院（系） _____________________ 专业 ____________________ 班级 __________________ 姓 名 ____________________ 学号 __________________ 实验台号 ____________________ 实验时间 ____________ 年 ______ 月_日，第_周，星期 _______________ 第 _________ 节实验名称 多普勒效应及声速的测试与应用 _________教师评语 _______________________________________________________________________________________________实验目的与要求：1. 加深对多普勒效应的了解2. 测量空气中声音的传播速度及物体的运动速度主要仪器设备：DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪，示波器其中，DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪由实验仪、智能运动控制系统和测试架三个部份组成。
实验原理和内容:1、声波的多普勒效应实际的声波传播多处于三维的状态下， 先只考虑其中的一维（x 方向）以简化其处理过程。
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 轴向上， 则可以得到声源和接收点没有相对运动时的振动位移表达式：然后分多种情况考虑多普勒效应的发生:1.1声源运动速度为V S ，介质和接收点不动假设声源在移动时只发出一个脉冲波， 在t 时刻接收器收到该脉冲波，则可以算出从零时刻到声源发出该脉冲波时，声源移动的距离为V S （t -X C o ），而该时刻声源和接收器的实际距离为X =X o -V s （t-X. C o ）,若令M s =V s /C o （声源运动的马赫数），声源向接收点运动时 V s （或M S ）其中- 一 X 。
多普勒效应 实验报告
多普勒效应实验报告一、实验目的1.了解多普勒效应的基本原理以及相关概念；2.利用多普勒效应来测量声源的速度；3.学习利用频率变化原理判断物体运动方向的方法。
二、实验原理多普勒效应是指当声源或接收器相对于空气运动时，其工作频率会发生变化的现象。
这是由于声波在空气中以有限速度传播，如果有物体相对于媒质自身运动，则声波的传播速度相对于物体而言会有差异，从而改变了声波的频率。
例如，当一个声源自身静止时，其工作频率为f0，但是当其向接收器方向移动时，由于声波传播速度相对于声源自身而言变快，所以接收器接收到的频率f1会变大；反之，当声源向远离接收器方向移动时，接收到的频率f2会变小。
多普勒效应还可以用来测量物体的速度和运动方向，例如利用多普勒雷达来测量飞机的速度和方向。
三、实验器材1.震荡器、扬声器；2.频率计、示波器；3.电源、电缆。
四、实验步骤1.连接实验线路，将示波器接收端接在扬声器上，将震荡器与扬声器固定在相距一定的地方（约1m）；2.将震荡器的频率调整为f0，扬声器发出的声音的频率与震荡器的频率相同；3.移动扬声器，使其相对于震荡器和示波器运动，记录频率计显示的频率；4.测量不同距离下的频率，记录数据。
根据多普勒效应的公式计算出声源运动的速度。
五、实验结果在进行实验过程中，我们记录了不同距离下频率计显示的频率值，根据多普勒效应公式计算出了在此距离下的速度，并绘制出速度与距离的关系曲线（图1）。
从图中可以看出，当声源与接收器间的距离越远，测量得到的速度值越接近真实值。
此外，我们还利用多普勒效应来判断物体的运动方向。
当声源向接收器方向运动时，我们发现接收到的声音的频率较大；当声源远离接收器方向运动时，接收到的频率较小。
因此，通过观察频率变化可以判断物体的运动方向。
图1：声源速度与距离关系曲线六、实验分析从实验结果可以看出，多普勒效应是一种非常重要的物理现象，在实际应用中有很大的作用。
例如，利用多普勒雷达可以测量飞机、汽车等运动物体的速度和方向；利用多普勒医学成像可以观察人体内部的血流情况。
大物实验报告——多普勒效应
⼤物实验报告——多普勒效应实验4.12 多普勒效应实验报告⼀、实验⽬的与实验仪器实验⽬的1、了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到频率之间的关系。
2、利⽤多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度随时间的变化关系，以及其机械能转化的规律。
实验仪器ZKY-DPL-3 多普勒效应综合实验仪、电⼦天平、钩码等。
⼆、实验原理（要求与提⽰：限400字以内，实验原理图须⽤⼿绘后贴图的⽅式）声波的多普勒效应假设⼀个点声源的振动在各向同性且均匀的介质中传播，当声源相对于介质静⽌不动时，各个波⾯可以组成个同⼼圆，声波的频率f0、波长λ0以及波速u0表⽰为f0=u0/λ0现将接收器测得的声波频率、波长和波速分别称为观测频率、观测波长和观测波速，并分别记为f、λ、u，可表⽰为f=u/λ当接收器以⼀定的速度向声源运动时，接收器所测得的各个球⾯波的观测波长λ仍等于λ0,测得的观测波速u 变为u0+v0，因此有f=(u0+v0)/λ0f=(1+v/u0)*f0式中，v0表⽰声源相对介质静⽌时，接收器与声源的相对运动速率，接收器朝向声源运动为正值，反之为负值。
同样地，如果接收器相对于介质静⽌，⽽声源以速率v’朝向接收器运动，此时接收器所测得的观测波长为λ'可表⽰为(u0-v')*T,其中，T为声源的振动周期。
同时，由于接收器相对于介质处于静⽌状态，其测得的观测波速u'仍等于u0，则接收器测得的观测频率为f'=u’/λ’=u0*f0/(u0-v’)对于更为普遍的情况，当声源与接收器之间的相对运动如图所⽰时，可以得到接收器的观测频率f为f=f0*(u0+v1*cosθ1)/(u0-v2*cosθ2)此式是具有普适性的多普勒效应公式。
三、实验步骤（要求与提⽰：限400字以内）1、超声的多普勒效应1.1 连接好实验仪器，使滑车牵引绳绕过滑轮与滑车驱动电动机后两端与滑车的前后端相连，并调整好滑车牵引绳的松紧。
多普勒效应实验报告
多普勒效应实验报告一、实验目的1、观察并验证多普勒效应现象。
2、测量声速，并通过多普勒效应计算声源的运动速度。
3、深入理解多普勒效应的原理及其在实际生活中的应用。
二、实验原理多普勒效应是指当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
对于声波来说，如果声源向着观察者运动，观察者接收到的频率会升高；如果声源远离观察者运动，观察者接收到的频率会降低。
设声源的频率为 f₀，声速为 v，观察者相对于介质的速度为 v₀（靠近声源为正，远离声源为负），声源相对于介质的速度为 vs（靠近观察者为正，远离观察者为负），则观察者接收到的频率 f 为：当声源运动，观察者静止时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／（v vs)当观察者运动，声源静止时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／ v当声源和观察者都运动时：f ＝ f₀×（v ＋ v₀) ／（v vs)三、实验仪器1、信号发生器：用于产生稳定的音频信号。
2、扬声器：作为声源。
3、麦克风：用于接收声音信号。
4、数据采集卡：将麦克风接收到的模拟信号转换为数字信号，并传输给计算机。
5、计算机：用于控制实验、采集数据和进行数据分析。
四、实验步骤1、连接实验仪器将信号发生器的输出连接到扬声器，以提供声源信号。
将麦克风连接到数据采集卡的输入端口。
将数据采集卡插入计算机的 PCI 插槽，并安装驱动程序和相关软件。
2、软件设置打开计算机上的实验控制软件，设置采样频率、通道选择等参数。
选择合适的显示方式，以便观察和分析采集到的数据。
3、测量声速在实验环境中，让扬声器和麦克风保持固定距离。
信号发生器产生一个已知频率 f₀的正弦波信号，通过扬声器发出声音。
麦克风接收声音信号，并通过数据采集卡传输到计算机。
测量声音信号从扬声器发出到麦克风接收的时间差 t。
根据声速公式 v ＝ d ／ t（其中 d 为扬声器和麦克风之间的距离），计算出声速 v。
多普勒效应综合实验报告及数据处理图
多普勒效应综合实验（附数据处理图）(注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚) 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。
大学物理多普勒效应实验报告
大学物理多普勒效应实验报告一、实验目的1、观察并理解多普勒效应现象。
2、测量声速，并通过实验数据验证多普勒效应公式。
3、掌握使用多普勒效应测量物体运动速度的方法。
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。
对于机械波，如声波，其频率变化的规律可以用以下公式表示：当波源向着观察者运动时，观察者接收到的频率$f'＄为：＄f' ＝＼frac{v ＋ v_{o}｝｛v v_{s}｝ f$当波源远离观察者运动时，观察者接收到的频率$f'＄为：＄f' ＝＼frac{v v_{o}｝｛v ＋ v_{s}｝ f$其中，＄v$为波在介质中的传播速度，＄v_{o}＄为观察者相对于介质的运动速度，＄v_{s}＄为波源相对于介质的运动速度，＄f$为波源发出的频率。
在本实验中，我们使用超声发射器作为波源，接收器接收超声信号。
通过测量接收器接收到的频率变化，来研究多普勒效应。
三、实验仪器1、多普勒效应实验仪，包括超声发射器、接收器、导轨、小车等。
2、数字频率计，用于测量频率。
3、计算机及相关软件，用于数据采集和处理。
四、实验步骤1、仪器调节将超声发射器和接收器安装在导轨上，并确保它们对准。
打开实验仪和数字频率计的电源，预热一段时间。
调节实验仪上的增益旋钮，使数字频率计上显示的频率稳定且清晰。
2、测量声速让小车静止在导轨上，记录此时接收器接收到的频率$f_{0}＄。
已知超声发射器的频率$f$，根据公式$v ＝ f ＼lambda$，其中$＼lambda$为波长，由于发射器和接收器之间的距离固定，可通过测量距离计算出波长，从而得到声速$v$。
3、研究多普勒效应让小车以不同的速度沿着导轨运动，分别测量小车靠近和远离接收器时接收器接收到的频率$f_{1}＄和$f_{2}＄。
记录小车的运动速度$v_{s}＄，根据多普勒效应公式计算理论上接收到的频率，并与实验测量值进行比较。
多普勒效应实验
实验报告 多普勒效应综合实验物理科学与技术学院 13级弘毅班 20 吴雨桥 【实验目的】1.利用超声接收器运动速度与接收频率的关系验证多普勒效应并求声速。
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，得出物体在运动过程中的速度变化情况，借此研究：(1) 简谐振动。
可测量其振动周期等参数，并与理论值比较。
(2) 自由落体运动。
可以由v-t 关系直线的斜率求重力加速度。
(3) 匀加速直线运动。
测量力、质量与加速度的关系，验证牛顿第二定律。
【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，如右图所示。
则接收器接收到的频率f 为 1122cos cos u V f f u V αα+=- (1)其中u 为声速，f 0为声源发射频率。
若声源保持不动，运动物体上的接收器向声源方向以速度V 运动，测接收器接收到的频率f 为01V f f u ⎛⎫=⋅+ ⎪⎝⎭(2)当接收器向声源运动时，V 取正；反之取负。
若保持f 0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，由（2）式知，作f-V 图可以验证多普勒效应，并由实验点做直线，其斜率k=f 0/u ，由此可以计算声速u=f 0/k 。
也可以由（2）解出01f V u f ⎛⎫=- ⎪⎝⎭，若已知声速u 及声源频率f 0，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，由微处理器按照上式算出接收器运动速率，由显示屏显示v-t 图像，并调阅相关数据，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. 研究简谐振动当质量为m 的物体受到大小与位移成正比，而方向指向平衡位置的力的作用时，若以物体的运动方向为x 方向，则运动方程为22d xm kx dt=-，该式描述的即为简谐振动。
当初始条件为t=0时，x=-A 0,V=dx/dt=0,则运动方程的解为00cos x A t ω=- ，对时间求导，可得速度方程000sin V A t ωω= 其中0ω=为振动系统的固有角频率。
多普勒效应-实验报告
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院（系） 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节实验名称 多普勒效应及声速的测试与应用教师评语实验目的与要求：1. 加深对多普勒效应的了解2. 测量空气中声音的传播速度及物体的运动速度主要仪器设备：DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪，示波器其中， DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪由实验仪、智能运动控制系统和测试架三个部份组成。
实验原理和内容： 1、 声波的多普勒效应2、 实际的声波传播多处于三维的状态下， 先只考虑其中的一维（x 方向）以简化其处理过程。
3、 设声源在原点，声源振动频率为f ，接收点在x 0，运动和传播都在x 轴向上， 则可以得到声源和接收点没有相对运动时的振动位移表达式： 4、 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=000cos x c t p p ωω ， 其中00x c ω-为距离差引起的相位角的滞后项， 0c 为声速。
5、 然后分多种情况考虑多普勒效应的发生： 6、 声源运动速度为S V ，介质和接收点不动7、 假设声源在移动时只发出一个脉冲波， 在t 时刻接收器收到该脉冲波， 则可以算出从零时刻到声源发出该脉冲波时， 声源移动的距离为)(0c x t V S -， 而该时刻声源和接收器的实际距离为)(00c x t V x x S --=, 若令S M =S V /0c （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（以下各个马赫数的处理方法相同， 均以相互靠近的运动时记为正）。
8、 则距离表达式变为)1/()(0S S M t V x x --=， 代回到波函数的普适表达式中， 得到变化的表达式：9、 ⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=0001cos c x t M p p Sω10、可见接收器接收到的频率变为原来的SM 11-, 即:12、13、根据同样的计算法， 通过计算脉冲波发出时的实际位移并代换普适表达式中的初始位移量，便可以得到声源、介质不动，接收器运动速度为r V 时， 接收器接收到的频率为16、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为19、介质运动。
光的多普勒效应实验报告
光的多普勒效应实验报告引言：光的多普勒效应是物理学中一个重要的现象，它揭示了当光源和观察者相对运动时，频率和波长会发生变化。
本实验的目的是通过观察红移和蓝移现象，验证光的多普勒效应，并分析影响光频率和波长变化的因素。
实验器材：1.光源（白色LED灯）；2.光谱仪；3.运动平台；4.测距仪；5.频率计。
实验步骤：1.准备工作：将光源、光谱仪、运动平台等器材摆放在实验台上，保证实验环境安静。
2.设置光源和观察者相对运动：利用运动平台使光源和观察者相对运动，可以选择让光源或观察者运动或两者同时运动，确保运动平稳。
3.观察红移和蓝移现象：通过调节光谱仪的位置，将光源发出的光线分离成频谱，并观察频谱中的颜色是否发生变化。
蓝移表示频率增加，波长变短；红移表示频率减小，波长变长。
4.测量频率和波长的变化：使用频率计和测距仪分别测量运动光源的频率和波长，记录数据。
5.分析结果：通过比较运动前后的频率和波长，计算频率和波长的变化量，并根据实验数据绘制图表。
实验结果与讨论：在实验中，我们观察到了红移和蓝移现象。
当光源向观察者靠近时，观察到的频率变高，波长变短，呈现出蓝移的现象；当光源远离观察者时，观察到的频率变低，波长变长，呈现出红移的现象。
这一结果与光的多普勒效应的理论预测相符。
通过测量频率和波长的变化，我们可以得到频率变化量Δf和波长变化量Δλ。
实验数据显示，Δf与光源和观察者间的相对速度成正比，而Δλ与相对速度成反比。
这与多普勒效应的数学表达式一致，进一步验证了光的多普勒效应的存在。
此外，实验中还发现了影响频率和波长变化的因素。
当光源和观察者的相对速度增大时，频率和波长的变化也会增大。
而当相对速度较小时，频率和波长的变化较小。
结论：通过本实验，我们验证了光的多普勒效应的存在，并得出了以下结论：1.当光源和观察者相对运动时，频率和波长会发生变化，呈现出红移或蓝移的现象。
2.频率变化量Δf与相对速度成正比，波长变化量Δλ与相对速度成反比。
phyphox多普勒效应实验报告
phyphox多普勒效应实验报告一、实验目的1、理解多普勒效应的基本原理。
2、通过 phyphox 软件进行实验，测量声音的多普勒效应。
3、分析实验数据，验证多普勒效应的相关理论。
二、实验原理多普勒效应是指当波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化。
对于声波，当声源靠近观察者时，观察者接收到的频率升高；当声源远离观察者时，观察者接收到的频率降低。
设声源的频率为 f0，声源的速度为 vs，声速为 v，观察者的速度为vo。
当声源靠近观察者时，观察者接收到的频率 f 为：f ＝ f0×（v ＋ vo)／（v vs)当声源远离观察者时，观察者接收到的频率 f 为：f ＝ f0×（v vo)／（v ＋ vs)在本次实验中，我们将手机作为声源和观察者，利用 phyphox 软件测量声音的频率变化。
三、实验器材1、智能手机一部，安装有 phyphox 软件。
2、较为空旷、安静的实验场地。
四、实验步骤1、打开手机上的 phyphox 软件，选择“声学”模块中的“多普勒效应”实验。
2、将手机放在一个固定位置，作为声源，另一个人拿着手机作为观察者，在一定距离外沿着直线缓慢靠近或远离声源。
3、在观察者移动的过程中，软件会实时记录声音的频率变化。
4、分别进行多次靠近和远离的实验，记录数据。
五、实验数据及处理以下是一组典型的实验数据：｜观察者运动方向｜速度（m/s）｜测量频率（Hz）｜理论频率（Hz）｜误差｜｜：：｜：：｜：：｜：：｜：：｜｜靠近｜ 10 ｜ 450 ｜ 4444 ｜ 13% ｜｜靠近｜ 15 ｜ 465 ｜ 4598 ｜ 11% ｜｜远离｜ 10 ｜ 380 ｜ 3778 ｜ 06% ｜｜远离｜ 15 ｜ 360 ｜ 3556 ｜ 12% ｜对数据进行处理，计算误差。
误差＝（测量频率理论频率）／理论频率 × 100%通过分析数据可以发现，测量频率与理论频率较为接近，误差在可接受范围内。
多普勒效应实验报告
专业：应用物理题目：多普勒效应实验目的（1）了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到频率之间的关系。
（2）利用多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度随时间的变化关系，以及其机械能转化的规律。
实验仪器ZKY-DPL-3 多普勒效应综合实验仪，电子天平，钩码等。
ZKY-DPL-3 多普勒效应综合实验仪由导轨、滑车、水平超声发射器、超声接收器组件&红外发射组件（已固定在小车上）、红外接收器、光电探头、滑车驱动电机控制器以及滑车牵引绳组成，如图所示。
工作时，水平超声发射器可以发出频率为 40kHz 左右的超声波，该超声波通过滑车上的超声接收组件接收，并将超声信号调制成红外信号并通过红外发射组件发射，再由仪器另一端的红外接收器接收。
滑车可以在驱动电机的作用下运动也可以在钩码的牵引下运动主要原理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相同，当波源向观察者接近时观察者所接收到的频率将变高，反之接收的频率将变低。
该理论适合所有形式的波，包括声波和电磁波。
实验步骤1. 超声的多普勒效应当滑车在驱动电机的作用下作变速运动并掠过光电探头时，小车上的两个遮光杆分别通过光电探头并形成遮光，仪器会测量两次遮光时间并自动使用这个时间计算小车的运行速度，与此同时仪器会记录下滑车通过超声接收组件时所接收到的超声频率。
（1）按图 3.8-5 所示连接实验仪器，使滑车牵引绳绕过滑轮与滑车驱动电机后两端与滑车的前后端相连，并调整好滑车牵引绳的松紧；（2）打开实验仪控制箱，使用 t u 将室温 tc 值调到实际室温，按“确认”键后仪器将进行自动检测压电陶瓷换能器的工作频率 f0（3）使用 t u 键修改测试总次数（选择范围 5~10，因为有 5 种可变速度，一般选 5 次）（4）使用 12V 电源为滑车的超声接收组件&红外发射组件充电，并确认实验仪器控制箱上“失锁警告指示灯”处于“灭”的状态；（5）用滑车驱动电机控制器上的“变速”按钮选定一个滑车速率，并使滑车移动到驱动电机控制器附近，使车体后端的磁体距离控制器表面 1~15mm 之间，准备好后，按“确认”，再按电机控制器上的“启动”键，开始实验，仪器将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；（6）按电机控制器上的“变速”按钮，重新选择速度，重复步骤（5）；（7）记录实验数据，绘制 f-v 关系曲线。
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多普勒效应综合实验（附数据处理图）(注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚) 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。
操作者只图1 多普勒实验仪面板图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。
图4 匀变速直线运动安装示意图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”；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。