声波多普勒效应
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。
超音速多普勒效应
超音速多普勒效应超音速多普勒效应是指当声源或观察者相对于空气以超音速运动时，在声波传播中出现频率和波长变化的现象。
这一现象是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒于1842年首次描述，他发现当警笛以高速通过观察者时，观察者听到的声音频率会发生变化。
超音速多普勒效应的原理是基于声波传播的特性和多普勒效应的原理。
声波是由物体振动产生的压力波，传播的速度取决于介质的性质。
当声源或观察者以超音速运动时，声波向前传播时会受到压缩，使得声波频率增加，波长减小，从而导致观察者听到的声音频率升高。
为了更深入地理解超音速多普勒效应的原理，可以参考以下内容：1. 多普勒效应：多普勒效应是指当声源或观察者相对运动时，所接收到的声音频率会发生变化。
当声源向观察者靠近时，观察者听到的声音频率会增加，波长减小；当声源远离观察者时，观察者听到的声音频率会减小，波长增加。
多普勒效应同样适用于光学和雷达等波动现象。
2. 声速和超音速：声速是声波在介质中传播的速度，不同介质的声速不同。
在大气中，声速约为343米/秒。
当物体的速度超过声速时，称之为超音速运动。
在超音速运动中，声波不能传播到物体前方，而会形成一个锥形区域，称之为激波。
3. 超音速多普勒效应的应用：超音速多普勒效应在飞行器、导弹、航天器等领域有重要应用。
例如，在飞机飞行过程中，当飞机以超音速飞行时，会产生剧烈的空气压缩，形成音爆、音锥等现象，这一现象可以通过超音速多普勒效应进行研究和分析。
4. 重要公式：超音速多普勒效应可以通过以下公式计算：频率变化 = 声速 / (声速–物体速度) * 源频率。
其中，频率变化为观察者听到的声音频率变化，声速为介质中的声速，物体速度为声源或观察者相对于介质的速度，源频率为声源发出的频率。
总结起来，超音速多普勒效应是一种声学现象，描述了声音在超音速速度下传播时频率和波长的变化。
这一现象在航空航天、声学研究等领域有着重要的应用价值。
通过了解超音速多普勒效应的原理和公式，人们可以更好地理解和分析超音速运动中的声学现象。
多普勒效应在生活中的应用
多普勒效应在生活中的应用刚从初中升上高中的学生普遍不能一下子适应过来，都觉得高一物理难学，特别是对意志品质薄弱和学习方法不妥的那部分学生。
下面小编和大家扩展一下高中物理知识难点：多普勒现象在现实中的应用一、声波的多普勒效应在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢?这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高;反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒(ChristianDoppler,1803-1853)的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因;相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=(u+v0)/(u-vs)f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号;当观察者背离波源(即顺着波源)运动时，v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号;前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1>f ;当观察者与声源相互远离时。
f1二、光波的多普勒效应具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索(1819-1896)于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用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.三、光的多普勒效应的应用20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫(G. Gamow)和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" .多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了. 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度(即物体远离我们而去的速度)，得出了46 km/s的速度值。
多普勒超声原理
多普勒超声原理
多普勒超声原理是通过声波的多普勒效应来测量物体的运动速度。
当声波遇到运动的物体时，会产生频率变化，即频移。
多普勒效应描述了当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感受到波的频率的变化。
在多普勒超声中，超声波由发射器发出，并经过组织中的反射后返回到接收器。
当被检测物体相对于超声波源运动时，返回超声波的频率会有所变化。
如果物体远离超声波源，则返回波的频率低于发射波的频率；如果物体朝向超声波源运动，则返回波的频率高于发射波的频率。
通过测量这种频率变化，可以计算出物体相对于超声波源的速度。
多普勒超声可用于测量血流速度。
当超声波穿过血液流动的血管时，被红细胞散射的声波会发生频率变化。
通过测量这种频率变化，可以计算出血液流速，进而评估血管的状况。
除了测量血流速度，多普勒超声还可以用于评估心脏功能、检测血管堵塞及异常血流等。
它是一种无创、安全、可重复使用且成本较低的检查方法，因此在临床上应用广泛。
总的来说，多普勒超声通过测量声波的频率变化来评估物体的运动速度，其原理原理可以用于测量血流速度和评估心血管系统功能。
多普勒效应
实验报告【概述】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。
【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()0/c x t V s -因而声源实际的距离为()00/c x t V x x s --=()()s s M t V x x --=∴10 （1-2）其中0/c V M s s =为声源运动的马赫数，声源向接受点运动时s V （或s M ）为正，反之为负，将式1-2代入1-1：⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=00001cos c x t M p p sω 可见接收器接受到的频率变为原来的sM -11，即：ss M f f -=1 （1-3） ②声源、介质不动，接收器运动速度为s V ，同理可得接收器收到的频率为()f c V f M f r r r ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=011 （1-4） 其中0c V M r r =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 ，可得接受器收到的频率：f M M f sr rs -+=11 （1-5） ④介质运动，设介质运动为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0/c V M m m =为介质运动的马赫数。
多普勒效应的原理
多普勒效应的原理多普勒效应是指当光源或声源以一定速度运动时，observer 监测到的光或声的频率发生改变的现象。
这种频率的改变是由于光或声的波长被拉长或压缩引起的。
多普勒效应是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒于19世纪初发现并解释的。
多普勒效应的原理可以通过十分简单的实验来说明。
假设有一个车辆以一定速度V 靠近一个observer，这个车辆发出频率为f 的声音。
由于车辆在靠近observer 的过程中，声波会被车辆压缩，导致observer 接收到的频率变高，这被称为正多普勒效应。
相反地，如果车辆远离observer，声波就会被拉长，导致observer 接收到的频率变低，这被称为负多普勒效应。
正多普勒效应和负多普勒效应是基于相对运动的观察结果。
速度共存者（接近者）会看到不需要光或声在速度变换过程中的弯曲。
运动不会影响硬碟工作和它们接受的数据。
说它们有多种类型，无论是用红外线还是内置的接近传感器。
在硬盘这个案例中，频率变化被特殊认是用来跟踪标志物的入场决定。
决定记录磁盘的特定数据柱需要速度。
为了深入了解多普勒效应的原理，我们可以运用波动理论。
波动是指能量的传播形式，它传递的是振动或扰动。
波动在介质（如空气、水、光的传播介质等）中传播，能够通过频率（f）和波长（λ）来进行表征。
波动的速度（V）等于波长（λ）与频率（f）的乘积，即V = f ×λ。
考虑一个静止的observer 和一个运动的光源。
observer 接收到的光的频率与光的源频率之间存在一个观察到频率（f'）和源频率（f）的比例关系。
这个比例被称为观察者频率和源频率的多普勒因子（δ），可以用以下公式表示：δ= （V ±Vo）/ （V ±Vs）其中V 是光的传播速度，Vo 是observer 的速度，Vs 是光源的速度。
正负号取决于observer 和光源相对于彼此的运动方向。
如果observer 和光源接近彼此，则取正号；如果observer 和光源相互远离，则取负号。
多普勒效应
多普勒效应不知朋友们是否注意过这样的现象：当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时，喇叭的音调会由高变低：好像汽车驶来的时候唱着音符“i”，离开的时候就唱音符“ 7”了。
1842年，奥地利物理学家多普勒（Christian Doppler）带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，观察到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释。
人们把这种现象叫做多普勒效应。
多普勒认为声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低。
一个常被使用的例子是火车：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。
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；而在你后面的脉冲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。
为了了解多普勒效应，还可以做这样一个模拟实验：让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有9个人从他身边通过（下图甲），这种情况下的“过人频率”是9人／分。
如果观察者逆着队伍行走，每分钟和观察者相遇的人数增加，也就是频率增加（下图乙）；反之，如果观察者顺着队伍行走，频率降低（下图丙）。
对于声波和其他波动，情况相似：当波源和观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率；当波源和观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源和观察者互相远离时，观察到的频率变小。
广义的多普勒效应多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于其他类型的波,包括光波、电磁波。
科学家Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。
他发现远处银河系的光线频率在变低,即移向光谱的红端。
多普勒效应生活中的例子
多普勒效应生活中的例子
1. 什么是多普勒效应？
多普勒效应是指当声源或接收者相对于另一个运动时，声波的频率会有变化的现象。
比如，当一个警笛靠近我们时，听起来会非常尖锐，而当它从我们身边飞过时，听起来会变得低沉。
这种变化就是由多普勒效应引起的。
2. 例子1：警笛
警笛是多普勒效应最经典的例子之一。
当警车开往我们这个方向时，声波前进的速度比车子本身的速度快，所以警笛的声音听起来就比较尖锐。
而当警车从我们身边开过时，声波前进的速度比车子本身的速度慢，所以警笛的声音听起来变得柔和而低沉。
3. 例子2：天体测量
多普勒效应在天体测量中也有很广泛的应用。
例如，当一个恒星相对于地球的运动方向不断变化时，它放射出的光线的频率也会随之变化。
通过观察这种变化，天文学家可以推测出恒星的运动轨迹、质量大小等等信息。
4. 例子3：医学影像学
多普勒效应也被广泛应用于医学影像学中。
超声波多普勒成像技术就是利用多普勒效应原理构建的。
通过超声波探头发射出的声波与
人体组织相互作用后的回波的频率差别，我们就可以了解到人体内部的血流速度和方向。
5. 总结
多普勒效应虽然可能不为人们所熟知，但它却影响着我们的生活和工作。
除了上面提到的例子外，多普勒效应还被广泛应用于雷达、飞机、船舶等领域。
预计未来，多普勒效应会被越来越多地应用到各个行业中去。
多普勒效应测速的原理
多普勒效应测速的原理
多普勒效应测速是利用物体运动产生的声波频率变化来计算物体
速度的一种方法。
当一个物体靠近观测者静止的位置时，它所发出的声波会被压缩，声波频率会变高，听起来会更高调；而当物体远离观测者时，发出的
声波会被拉伸，声波频率会变低，听起来会更低调。
这是因为当物体
靠近观测者时，发出的声波在传播过程中被压缩，其波长变短，频率
变高；而当物体远离观测者时，发出的声波在传播过程中被拉伸，其
波长变长，频率变低。
利用多普勒效应测速的原理，可以通过测量物体发出的声波的频
率变化来计算物体的速度。
在实际应用中，通常会用到一种被称为
“多普勒雷达”的设备来测量物体的速度，该设备会发射一束高频声波，当该声波与运动物体相遇时，会产生反射，形成回波。
通过测量
回波的频率变化，就可以计算出物体的速度。
多普勒雷达在交通运输、天气预报、气象探测等领域中得到了广泛应用。
波的现象、声波和多普勒效应
2.火车向你驶来时，汽笛音调变高.
(1)汽笛的频率升高了吗？为什么？ （2 （1）多普勒效应产生的原因是由于观察者和 波源发生相对运动时产生的，而不是波源频率 变化的缘故，因此，汽笛的频率不升高. (2) 多普勒效应是波的特征，不只是声波，其 他波也具有这种现象.
P131例2
思考；经0.05 s，D点的位移大小是多少？A 点和C点的位移大小是否每时每刻等于零？ 若两列波的振幅不同，情况又会怎样？
超声波波长短，直线传播，反射性好.
(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．
（3）雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种 多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频 率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量 反射波的频率，根据反射波频率变化的多少 就能知道车辆的速度。
vf f测 v v源
波源远离观察者运动
vf f测 v v源
多普勒效应的应用 （1）用多普勒效应测量其它星系向着还是远离 地球运动的速率
宇宙中的星球都在不停地运动．测量星球上某些元素 发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发 光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速 度．
如果波源和观察者都相对于介质是静止的，则
波的频率就是波源的振动频率，观察者所接收 到的频率就是波源的振动频率。 波源相对介质静止，即v源=0，观察者以速度v 人相对介质运动 观察者朝波源运动 观察者远离波源运动
f
测
v v人
测
f
多普勒效应测声速的原理
多普勒效应测声速的原理多普勒效应是描述声波或电磁波相对于观察者的运动而出现频率变化的现象。
当光源或声源以一定速度向观察者移动时，观察者会感受到高频率的声音或光线，反之则是低频率。
这种现象可以通过多普勒效应测量声速。
声速是指声波在介质中传播的速度，通常用米/秒（m/s）来表示。
声速的测量在工程、医学、气象等领域都非常重要。
通过多普勒效应来测量声速的方法被广泛应用于实际应用中。
多普勒效应的原理可以通过简单的例子来解释。
假设一个人在高速列车上吹口哨，当这个人向前移动时，他听到的口哨声比列车固定点听到的声音要高。
这是因为当人向前移动时，他所发出的声音波长会变短，频率变高；反之，当人向后移动时，波长变长，频率变低。
同样的原理也适用于声音或光的反射。
当一个运动的物体向一个固定物体靠近时，反射波的频率比静止物体的频率要高。
当一个运动的物体远离一个固定物体时，反射波的频率会低于静止物体的频率。
对于声速，我们可以利用多普勒效应来测量。
实际上，声速可以通过测量反射声的频率变化和速度变化来计算。
当一个声波发射器固定于一辆运动汽车上，发射声波并将它们反射回来。
这些反射波将与接收器相遇，接收器也固定于汽车上。
当车辆在向前移动时，接收器将遇到高频率的反射波，因为汽车运动会导致波长的压缩和频率的增加。
反之，当汽车向后移动时，接收器将遇到低频反射波，因为波长变长而频率减少。
通过测量反射波的频率和进出口的速度变化，可以计算声波的速度。
利用多普勒效应测量声速是非常重要的应用。
这种方法已经在实际场景中得到了广泛应用，包括船舶、飞机、汽车和医学领域等。
在医学领域中，多普勒效应的原理经常用于测量血流速度。
当医生使用多普勒超声波检测心脏或动脉血流时，该技术可以使用多普勒效应来测量血液流动速度。
这些速度可以用来诊断血管病变，如淤血和血管狭窄等。
多普勒效应是一种非常有用和广泛应用的物理现象，可用于测量声速和其他应用。
多普勒效应还在天文学领域中发挥着重要的作用。
声学：声波的多普勒效应
声波多普勒效应的 数学模型建立
多普勒效应在信号 处理中的应用研究
多普勒效应在医学 诊断中的研究进展
多普勒效应在交通 工程中的应用研究
医学超声诊断
交通工具速度检测
雷达测速
声呐探测
汇报人：XX
声源和观察者的相对 速度：观察者的相对 速度也会影响多普勒 效应的准确性。
声源和观察者之间的 障碍物：障碍物可能 导致声波的散射或反 射，从而影响多普勒 效应的观察效果。
医学超声成像：利用多普勒效应检测血流速度和血管状况，提高诊断准确率。 交通监控：通过多普勒雷达检测车辆速度和流量，实现智能交通管理。 声呐探测：利用多普勒效应检测水下目标的运动速度和方向，广泛应用于海洋探测和军事领域。 通信技术：利用多普勒效应实现移动通信中的频偏校正和信号增强，提高通信质量和稳定性。
生命周期。
声源：用于产生声波
接收器：用于接收声波
示波器：用于显示声波波 形
移动台：用于移动声源或 接收器
准备实验器材：声源、接收器、 测量仪器等
调整声源和接收器的位置，使 它们之间的距离可调
调整声源的频率，使其发出不 同频率的声音
记录接收器接收到声音的频率 和声源的频率，比较两者的差 异
实验数据记录： 详细记录实验 过程中的数据
变化
数据处理：对 实验数据进行 整理、分析和
处理
结果分析：根 据实验数据， 分析多普勒效 应的原理和表
现形式
结论：总结实 验结果，得出 多普勒效应的
验证结论
当声源和观察者之间的相对速度增加时，多普勒效应的频率偏移量增大，可能导致无法准确测量。
当声源和观察者之间的相对速度非常接近光速时，多普勒效应的数值将变得非常大，可能导致无法 准确测量。
声音的多普勒效应及声电﹑声光效应
1.声音的多普勒效应 .
多普勒效应：波源与观察者相互靠近或相互远离时， 多普勒效应：波源与观察者相互靠近或相互远离时，观 察者接收到的波的频率发生变化， 察者接收到的波的频率发生变化，这一现象称为多普勒 效应。 效应。 观察者接收的声波频率
v ± v0 f = fs v m vs
声波的衰减和放Leabharlann ： 声波的衰减和放大：电子要落在声波的周期电势场谷中； 前提条件-1.I 0 < λ 电子要落在声波的周期电势场谷中； 2.外加电场使电子漂移运动 外加电场使电子漂移运动。 2.外加电场使电子漂移运动。 电子漂移速度<声波速度时，声波周期势场牵引电子向前，声波衰减； 电子漂移速度<声波速度时，声波周期势场牵引电子向前，声波衰减； 电子漂移速度>声波速度时，电子推压声波周期势场，声波被放大。 电子漂移速度>声波速度时，电子推压声波周期势场，声波被放大
声电效应的应用： 声电效应的应用：
超声波放大器 高速电子推着声波前进，声波得以放大。 高速电子推着声波前进，声波得以放大。 电信号→声信号→放大→声信号→电信号
声光效应
定义：超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变, 定义：超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变,该应变随时 间和空间作周期性变化,使介质出现疏密相间的现象,如同一个相位光栅. 间和空间作周期性变化,使介质出现疏密相间的现象,如同一个相位光栅.当光通过这 一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射现象,这种现象称之为声光效应。 一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射现象,这种现象称之为声光效应。 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝） 光在传播过程中，遇到障碍物或小孔（窄缝）时，它有离开直线路径绕道障碍物阴影 里去的现象。这种现象叫光的衍射。 里去的现象。这种现象叫光的衍射
声音的多普勒效应实验探索声音的多普勒效应实验的过程和结果
声音的多普勒效应实验探索声音的多普勒效应实验的过程和结果声音的多普勒效应是一个重要的物理现象，常常用于测量物体的速度和距离。
本文将介绍声音的多普勒效应实验的过程和结果，帮助读者更好地理解这一现象。
实验材料和设备：1. 音频发生器2. 扬声器3. 麦克风4. 具有频率计的示波器5. 直尺6. 移动平台或小车实验步骤：1. 搭建实验装置：将音频发生器连接到扬声器，并将麦克风连接到示波器，确保所有设备正常工作。
2. 将麦克风固定在移动平台或小车上，使其能够在直线方向上移动。
确保麦克风与示波器之间保持适当的距离。
3. 设定音频发生器的频率为一个常数值，例如1000 Hz，这将成为实验中的固定频率。
4. 将移动平台或小车放置在适当的位置，使麦克风与示波器的距离为一个固定值，例如1米。
5. 启动音频发生器和示波器，并开始移动平台或小车。
6. 记录示波器显示的声音频率，同时记录移动平台或小车的速度和所经过的距离。
7. 重复步骤5和6多次，改变移动平台或小车的速度，并记录对应的示波器显示的声音频率和相应的距离。
实验结果：根据实验步骤所获得的数据，我们可以得出以下结论：1. 当移动平台或小车向示波器靠近时，示波器显示的声音频率比固定频率高。
这是因为声波传播过程中，移动着的物体使声波波长缩短，导致频率升高。
2. 当移动平台或小车远离示波器时，示波器显示的声音频率比固定频率低。
这是因为移动着的物体使声波波长延长，导致频率降低。
3. 随着移动平台或小车的速度增加，示波器显示的声音频率的变化幅度增大。
这是因为速度越快，多普勒效应对频率的影响越大。
通过这一实验，我们可以深入理解声音的多普勒效应。
当一个物体以一定速度靠近或远离我们时，发出的声音频率会发生变化。
这一实验也广泛应用于汽车雷达、天文学等领域，以测量物体的速度和距离。
总结：声音的多普勒效应实验通过探究声音频率随移动物体速度和距离的变化，帮助我们理解这一物理现象。
实验结果显示，当物体靠近时，声音频率升高；当物体远离时，声音频率降低。
声波多普勒效应综合实验
普勒效应, 反射波的频率为
车在导轨上往复运动Ζ 小车运动速度可利用光
Μ1 =
u+ u-
v v
Μs
(1)
接收器接收到合成声波的拍频 (数值上等于反
射波的频移 ∃Μ) 为
电门和数字毫秒计的测速功能直接测量Ζ 如图 2 所示, 自动反向装置控制电路由行
程开关、继电器、双向电机组成, 其中 SQ 1 和 SQ 2 为安装在导 轨 两 端 的 行 程 开 关, KM 1 和
时需要两路信号: 一路是运动物体所发出的声 波通过话筒接收, 另一路是运动物体本身的声 振动信号, 而后一路信号在一般情况下无法得 到Ζ
本文介绍的声波多普勒效应综合实验装置 克服了文献[ 1 ]中存在的问题, 不仅可以说明波 的反射、多普勒效应, 直接听到声波的拍现象, 观察拍的波形, 测量多普勒效应引起的频移, 还 可以测定运动物体的速度, 测量声速, 验证行波 传输衰减理论等Ζ
Μ拍= Μ1-
Μs=
2v u-
v
Μ≈s
2v u
Μs
(2)
KM 2 为继电器,M 为双向直流电பைடு நூலகம்Λ
反射面的运动速度为
v=
u
2Μ拍Μs +
≈ 1
Μ拍 2Μsu
(3)
声速为
u = 2 ΜΜ拍s + 1 v≈ 2Μ拍Μsv
(4)
当反射面远离接收器运动时, (2)～ (4) 式的近
似结果不变Ζ
3 实验装置
如图 1 所示, 声波多普勒效应综合实验台 的装置主要由带有反射面和挡光片的小车、导
频) ∃Μ, 与存储示波器测量的拍频比较计算频移 相对偏差Ζ
表 3 测反射波的多普勒频移
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。
多普勒效应的基本原理和应用
多普勒效应的基本原理和应用1. 多普勒效应的定义和基本原理多普勒效应是指当声源和接收者相对运动时，所产生的声音频率变化的现象。
这种变化可以根据物体间的相对速度计算得出。
多普勒效应是物理学中的一个重要现象，它不仅在声音的传播中有应用，还在雷达、天体物理学、医学等领域得到广泛运用。
多普勒效应的基本原理是由奥地利物理学家克里斯蒂安·多普勒于1842年提出的。
根据多普勒的理论，当一个运动的声源向一个静止的接收者靠近时，接收者会感受到较高的频率；而当声源远离接收者时，接收者会感受到较低的频率。
这是因为声波在介质中传播时，对于接收者来说，靠近的声波频率增加了，远离的声波频率减小了。
多普勒效应的数学表达式如下：f' = f * (v + vr) / (v - vs)其中，f’表示接收者感受到的频率，f表示声源的发射频率，v表示声速，vr表示接收者和声源的相对速度，vs表示声源和介质的相对速度。
2. 多普勒效应的应用多普勒效应在日常生活中有许多应用，并且在一些特殊领域发挥着重要的作用。
下面列举了几个多普勒效应的应用：2.1 Doppler Radar（多普勒雷达）多普勒雷达利用多普勒效应来测量目标的速度。
当雷达发射器向目标发送一个电磁波时，如果目标正在远离雷达发射器，接收器将接收到一个比发射频率低的信号；而如果目标正在靠近雷达发射器，接收器将接收到一个比发射频率高的信号。
通过测量接收到的信号频率和发射频率之间的差值，可以计算出目标的速度。
多普勒雷达广泛应用于气象预报、交通监测、航空控制等领域。
2.2 Doppler Ultrasound（多普勒超声）多普勒超声是医学领域的一项重要技术，利用多普勒效应来测量人体组织和血液流动的速度。
通过将超声波发送到人体组织或血管中，测量返回的超声波频率与发射频率之间的差值，可以获取血液流动的速度信息。
多普勒超声在心血管科、妇产科等领域得到广泛应用，可以帮助医生诊断疾病、指导手术等。
多普勒效应的实验报告
多普勒效应的实验报告实验目的与要求： 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: 11、12、 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14、 介质不动，声源运动速度为SV ，接收器运动速度为r V ，可得接收器接收到的频率为16、 介质运动。
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声波多普勒效应
学习目标：
(1)知道声波的干涉和衍射现象。
(2)知道超声波及其应用。
①知道什么是超声波及次声波。
②了解超声波的应用。
(3)知道多普勒效应的产生原因。
①知道当声源与人之间有相对运动时，人听到的声音的频率会发生变化，这种现象称为多普勒效应。
②能定性地解释多普勒效应产生的原因，能定性地判断当声源靠近或远离人时，人听到的声音频率是变大或变小。
(4)了解多普勒效应的应用。
知道利用超声波或电磁波的多普勒效应可以测定物体运动的速度。
重点、难点：
1、声波也有干涉和衍射的现象。
2、超声波特性与应用。
3、多普勒效应的产生原因。
知识讲解：
一、声波
声波与其它机械波一样，可以发生反射、折射、干涉和衍射。
由于声波的频率较低、波长较长，声波的衍射现象比水波更为明显。
二、超声波
人耳能够听到的声波振动频率范围大约在20Hz～20000Hz之间，高于20000Hz的声波，人耳就不能感受到，称为超声波。
低于20Hz的声波人耳也不能感受到，称为次声波。
超声波特点：
1、波由于振动频率较高，波长较短，对于一般障碍物来说，衍射现象很不明显，基本上是沿直线传播的，具有良好的直线定向传播性。
2、波频率高，能量大而集中，具有很强的穿透性。
超声波应用：
超声定位：超声波的波长非常短，能够沿直线传播和反射，因而可以定向发射，根据这种特性，可以制成声呐、鱼群探测仪等仪器，确定潜艇、鱼群的位置或海底深度。
超声处理：高频的超声波具有强大的功率，一般说，超声功率与其频率的平方成正比，它在液体中传播时，会产生较大的液压冲击，根据这一个特性可以利用超声波来清洗、加工和消毒。
超声检测：超声波的穿透能力很强，超声波在界面处就会发生反射和透射。
利用它的穿透能力和反射波，可以制成超声波探伤仪，用来对金属、水库堤坝等进行探伤。
“超声波B型显示切面成像方法”检查人体的内部器官、组织等有无病变。
超声波的多普勒效应可以测量体内血流速度，超声波还可用来进行按摩、治疗、消毒、灭菌等。
三、多普勒效应
定义：声源与观察者之间有相对运动时，听到的声音频率发生变化的现象，这一现象是多普勒在1842年首先发现的，所以称为多普勒效应。
解释：
只要声源与观察者之间有相对运动，就会发生多普勒效应。
当观察者向着声源靠近时，听到的声音频率就变大，而观察者是远离声源时，听到的声音频率就变小。
发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接受到的频率发生了变化。
观察者接受到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
模拟实验：如下图，一队人沿街行走，观察者站在街边不动，每秒有九个人从他身边经过，这种情况下该观察者的“过人频率”是9人／秒。
若观察者逆着队伍行走，每秒和观察者相遇的人数增加，也就是“过人频率”增加．反之，如果观察者顺着队伍行走，“过人频率”降低。
总体上人的走动情况没有变化，变化的是观察者观察到的情况发生了变化。
多普勒效应是波动过程共有的特征．不仅是机械波，电磁波和光波，也会发生多普勒效应。
多普勒效应公式：
相关概念：波源的频率和观察者接收到的频率
波源的频率：等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
观察者接收到的频率：等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。
推导：
下面针对机械波进行推导，为简单起见，只讨论波源和观察者在二者的连接线上运动的情形。
如图所示，设声源为S，观察者L分别以速度v
S 、v
L
在静止介质中沿同一直线同向运动，声源发出声波在介质中的传播速度
为v，且v
S ＜v，v
L
＜v。
当声源不动时，声源发出频率为f
、波长为λ
的声波，在时间t内声波传播的距离为vt，这段距离分布
的波数（完全波的个数）为：。
当声波以速度v
S 运动时，这n个完全波分布在距离(v－v
S
)t内，相应的波长为：。
因为观察者以速度v
L 作同向运动，所以声波相对于观察者的速度为(v－v
L
)，观察者接收到的声波的频率为：①
该式是多普勒效应公式的一般形式。
下面讨论几个比较简单的特殊情况。
(1)当观察者和波源都不动时，由①式得：f＝f
(2)当观察者不动，声源接近观察者时，观察者接收到的声波频率为：
显然这时f＞f
，观察者感到音调变高，这就是鸣笛的火车驶近站在铁路旁的人时，人感到汽笛的音调变高的道理。
(3)观察者不动，声源远离观察者时，①式中的v
S
应取负值，观察者接收到的声波频率为：
显然这时f＜f
，观察者感到音调变低，这就是鸣笛的火车远离站在铁路旁的人时，人感到汽笛的音调变低的道理。
(4)声源不动，观察者接近声源时，①式中的v
L
应取负值，观察者接收到的声波频率为：
显然这时f＞f
，观察者感到音调变高。
(5)声源不动，观察者远离声源时，观察者接收到的声波频率：
显然这时f＜f
，观察者感到音调变低。