125-6 多普勒效应 惠更斯原理.ppt

12 5 12 6多普勒效应惠更斯原理 电大附中杨洪涛 12 5多普勒效应 第一课时 点击下图观看视频 留意听到的汽车声调的变化 多普勒效应 从以上声音中我们听到了什么 思考 音调 那么是不是发声体的频率发生了变呢 生活中的感受 如果一辆静止的汽车停在身边 你听到的声音音调会有不同吗 所以是什么改变了我们听到的声音的频率 物体的相对运动 一 多普勒效应 现象 当汽车向你驶来时 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 使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应 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 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 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 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 2 波源相对介质不动 观察者朝波源运动时 或观察者不动 波源朝观察者运动时 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多 即接收到的频率增大 3 波源相对介质不动 观察者远离波源运动时 或观察者不动 波源远离观察者运动时 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少 即接收到的频率减小 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 练习 注意 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 观察者感到频率发生了变化 多普勒效应是波动过程共有的特征 不仅机械波 电磁波和光波也会发生多普勒效应 多普勒效应是指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 它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的 三 多普勒效应的应用 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 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 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 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 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 多普勒效应不仅仅适用于声波 它也适用于所有的波 包括光波 电磁波 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 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 三 多普勒效应的应用 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 4 军事应用 E 3 望楼 预警机 脉冲多普勒雷达 多谱勒导航仪 应用 最先进的警用测速仪器 多普勒天气雷达 应用 多普勒颈脑血液测速仪 应用 多普勒水流测速仪 应用 美国AH 64 阿帕奇 直升机 多普勒导航系统 法国幻影2000战斗机 GPS技术 多普勒频移观测法 应用 多普勒胎心仪器 1 关于多普勒效应 下列说法正确的是 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 课堂探究练习 2 当火车进站鸣笛时 我们可听到的声调 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 3 关于多普勒效应下列说法中正确的是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 B 练习4 某波源的频率是100Hz 波速是100m s 观察者以10m s的速度快速靠近波源 那么观察者接收到的波的频率是高了还是低了 是多少Hz 若远离呢 练习5 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动 u以表示声源的速度 V表示声波的速度 u V f表示接收器接收到的频率 若u增大 则 A f增大 V增大B f增大 V不变C f不变 V增大D f减少 V不变 6 下面哪些应用是利用了多普勒效应 A 利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B 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 根据接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度C 铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况D 有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去 ABD 7 如下图由波源S发出的波某一时刻在介质平面中的情形 实线为波峰 虚线为波谷 设波源频率为10Hz 且不运动 而观察者1S内由A运动到B 观察者接收到多少个完全波 设波速为340m s 则要让观察者完全接受不到波 他要怎样运动 答案 接收9个完全波远离波源以340m s的速度运动 思考题 一个警察监测车速 固定的监测仪发出频率为f 100KHz的超声波 当汽车向波源行驶时 监测仪上的接收器接收到从汽车反射回来的波的f 110KHz 司机超速了吗 已知空气中的声速为u 330m s 此路段限速为 m h 四 小结 1 在观察者运动的情况下 引起观察者接收频率的改变 是由于观测到的波的速度发生改变 波的波长不变 2 在波源运动的情况下 引起观察者接收频率的改变 是由于观测到的波的波长发生改变 缩短或伸长 波的速度不变 小结 波源和观察者相互接近时 观察者的接收频率增大 远离时 接收频率减小 观察者运动 使观察者感受到的波速发生变化 波源运动 波长发生变化 12 6惠更斯原理 第二课时 一 波面和波线 波面 同一时刻 介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面 波线 用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线 波面 波线 二 惠更斯原理 惠更斯原理内容 介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的波源 其后任意时刻 这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面 惠更斯 荷兰物理学家 平面波 球面波 二 惠更斯原理 1 用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面 2 用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面 二 惠更斯原理 利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面 从而确定波的传播方向 例如当波在均匀的各向同性介质中传播时 波面的几何形状总是保持不变的 二 惠更斯原理 三 波的反射 波遇到障碍物会返回来继续传播 这种现象叫做波的反射 经 t后 B点发射的子波到达界面处B 点 A点发射的子波到达A 点 同种介质 波速不变 三 波的反射 用惠更斯原理解释波的反射 由惠更斯原理 A B为