环保工程师基础知识辅导:声波的多普勒效应

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环保工程师基础知识辅导:声波的多普勒效应

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

个现象,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,好像波被压缩了。所以,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,好像波

被拉伸了。所以,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。

设声源S,观察者L分别以速度Vs,Vl在静止的介质中沿同一直

线同向运动,声源发出声波在介质中的传播速度为V,且Vs小于V,

Vl小于V.当声源不动时,声源发射频率为f,波长为X的声波,观察

者接收到的声波的频率为:

f‘=(V-Vl)V/[(V-Vs)X]=(V-Vl)f/(V-Vs)

所以得(1)当观察者和波源都不动时,Vs=0,Vl=0,由上式得

f‘=f

(2)当观察者不动,声源接近观察者时,观察者接收到的频率为

F=Vf/(V-Vs)显然此时频率大于原来的频率

由上面的式子能够得到多普勒效应的所有表现。

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