多普勒效应

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据赵师傅介绍,违章路段限速为60公里/小时。他的 车载GPS测速仪上显示当时最快的时速只有54公里/小时, 可是警用雷达测速设备则显示为75公里/小时。
一边是质监部门检测合格的交警雷达测速仪,一边
是运管部门指定的行车记录仪,同一时间同一地点,为
何两者之间的误差会这么大,赵师傅一直没有搞清楚, 越来越闹心。
6、 多普勒效应
视频1 视频2 视频3
一、多普勒效应
现象:
当汽车响着喇叭向你驶来时,感觉音调变高; 当汽车离你远去时,感觉音调变低
(音调由频率决定,频率高音调高;频率低音调低)
多普勒效应:
由于波源和观察者
之间有相对运动,使观
察者接收到频率的发生
变化的现象叫做多普勒
效应.
奥地利物理学家多普勒 (1803——1853)
达测速仪的起拍速度,而后来通过加速超过了交警起拍速 度,假设初始速度为80km/h,加速最高速度120km/h,交 警雷达测速仪起拍速度为120km/h。那么当汽车加速到 120km./h的时候,雷达测速仪会拍摄下来,而GPS显示的 是平均速度,也就是100KM/h的速度,所以会造成GPS跟 交警测速仪处罚照片上的速度对不上。其实,并不是GPS 不准,只是2种测速方式不一致造成的。
二、多普勒效应的成因
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,是由观察者接收 到的频率,即单位时间接收到的完全波的个 数决定的。
二、多普勒效应的成因
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
宇宙大爆炸理论的证明------多普勒效应
3.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,接收 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率 可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
多普勒效应的应用
2013年9月13日9点17分左右,赵师傅驾驶一辆客运 车,途经黄石市大泉路肖铺路段时,被黄石交警的雷达 测速仪监测到超速25%,被扣分并罚款。后经他的工作 单位湖北省客运集团武昌运输分公司监控室查询,发现 此违章记录与当天的车载GPS监控记录存在很大出入。
既然交警雷达测速仪和GPS测速仪测得的速度是不同 性质的速度。雷达测速仪测的是车的实时速度,而GPS显 示的是特定间隔时间内的平均速度。如果是开车司机已匀
速行驶,而且该速度没有达到交警的起拍速度值时,那么 交警雷达测速仪和GPS测速仪显示的速度应该是差不多的; 如果开车司机在该段时间内,一开始行驶速度并未达到雷
湖北中寰卫星导航通信有限公司是湖北省交通运
输厅道路运输管理局指定的营运车辆卫星定位服务商。 该公司售后服务告诉记者,GPS测速采集的信息是随 机抓拍的,1分钟抓拍、采集一次。但是雷达测速仪 则是车辆经过测速点时精确到秒的数据记录。1分钟 内,车辆完全可以完成加速减速,再加wk.baidu.com再减速的过 程,这时GPS测速仪可能无法采集记录,但警用雷达 测速仪却完全可以抓拍记录下来。
GPS测速原理:
GPS测速是利用GPS定位原理,GPS不断接收空中定位卫 星信号,因为车是在运动的,所以在不同时间间隔接收到的经 纬度是不同的。简单的说GPS测速根据车辆在该时间间隔内的 经纬度偏差,计算出距离偏差,然后距离偏差除以时间间隔, 得出车辆的运动速度。所以GPS测速测的是在特定时间段内的 一个平均速度。
水面上波源移动引起的多普勒效应
视频
可以看到:在波源前进的方向上,波纹压缩,波长变短, 因此运动波源前方的观测者(波源接近观测者)测得的 水波频率变大;在波源后方,波纹拉疏,波长变长,在 波源后方的观测者(波源远离观测者)测得的水波频率 变小。
二、多普勒效应的成因
总之:
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 者远离,观察者接收到的频率减小
雷达测速仪工作原理:
雷达测速仪是通过发射电磁波,电磁波的发射速度非常快,是 以光速发射的。触碰到被测车辆,会把电磁波反射回测速仪, 得到发射和反射的电磁波的一个频率差,雷达测速仪系统中的 数字处理系统会根据频率差求得探测车辆的运动速度。因为电 磁波速度非常快,而雷达测速仪一般探测距离也就在几百米内, 所以说发射一道电磁波和反射回来之间的间隔可以忽略。所以 雷达测速仪探测到的车速是在该时间点的瞬时速度(也叫实时 速度)。
观察者A不动,波源S 运动,由S→S′,如 图所示
f观察者>f波源 音调变高
归纳:根据以上分析可以知道,发生多普勒效应时,一定是由于 波源与观察者之间发生了相对运动且他们之间的距离发生变化.
单位时间内观察者 数得的人数与实际通过的 人数相同。
单位时间 内观察者数得 的人数变多。
单位时间内 观察者数得的人 数变少。
注意: 1.在多普勒效应中,波源的频率是不改变的, 只是由于波源和观察者之间有相对运动,观察 者接收到频率发生了变化. 2.多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅机 械波,电磁波(光波)也会发生多普勒效应.
三、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 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 断飞行的炮弹是接近还是远去
单位时间内 波源发出几个完 全波,观察者在 单位时间内就接 收到几个完全 波.观察者接收 到的频率等于波 源的频率
二、多普勒效应的成因
2、波源相对介质不动,观察者朝(远离)波源 运动时
观察者在单位时 间内接收到的完全波 的个数增多(减小), 即接收到的频率增大 (减小)
二、多普勒效应的成因 3、观察者不动,波源朝(远离)观察者运动时
观察者在单位时 间内接收到的完全波 的个数增加(减少), 即接收到的频率增大 (减小)
相对位置
波源S和观察者A相对静 止,如图所示
图示
结论
f观察者=f波源 音调不变
波源S不动,观察者A 运动,由A→B或A→C, 如图所示
若靠近波源,由A→B, 则f观察者>f波源,音调变高; 若远离波源,由A→C, 则f观察者<f波源,音调变低
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