7-8多普勒效应1.ppt

1,多普勒效应,2,7-8多普勒效应,一、多普勒效应(Dopplereffect),当波源和观察者中之一，或两者以不同速度同时相对于介质运动时，观察者所观测到的波的频率将高于或低于波源的振动频率，这种现象称为多普勒效应。,一辆汽车在我们身旁急驰而过，车上喇叭的音调有一个从高到低的突然变化,3,设观察者和波源在同一直线上运动,4,一、波源和观察者相对于介质静止,观察者所接收的频率取决于单位时间内接收到波长的个数,此时，波的频率即为波源的频率。,5,二、波源相对于介质不动，观察者相对于介质运动,1.观察者向波源运动,由此可见，观察者所接收的频率大于波源的频率,6,2.观察者以Vo离开波源运动,由此可见，观察者所接收的频率小于波源的频率,总之，波源静止，观察者以速率Vo运动时,7,三、观察者不动，波源相对于介质运动,1.波源向观察者运动,假定在t时刻，波源处于S点处，经一个周期T后，波传播到D点，波源运动到C点。,8,由此看见，观察者所接收到的频率升高,2.波源背离观察者运动,9,由此看见，观察者所接收到的频率降低,四、波源和观察者都相对于介质运动,即,波源运动等效于波长的变化,观察者运动等效于波速的变化,10,波源和观察者相向运动时，前取正号，前为负号；,波源和观察者相向运动时，前取正号，前为负号,频率改变的原因：在观察者运动的情况下，频率改变是由于观察者观测到的波数增加或减少；在波源运动的情况下，频率改变是由于波长的缩短或伸长。,注意：弹性波不存在横向多普勒效应。,光波多普勒效应，根据相对性原理和光速不变原理推得,11,光波存在横向多普勒效应，当光源和观察者的相对速度V垂直于它们的连线时,分子、原子或离子由于热运动而使它们发射或吸收的光谱线频率范围变宽，这称为谱线多普勒增宽。,当光源远离接收器时，接收到的频率变小，因而波长变长，这种现象叫做“红移”。如将来自星球的和地面的同一元素的光谱比较，发现几乎都发生红移。这是“大爆炸”宇宙学理论的重要依据。,12,例题1：静止不动的超声波探测器能发射频率为100kHz的超声波。有一车辆迎面驶来，探测器接收到从车辆反射回的超声波频率为112kHz。如果空气中的声速为340ms1，试求车辆的行驶速度。,解：超声波传向车辆时,超声波反射回探测器时,所以,解得,13,解：（1）波长的变化是由于波源的运动引起的,14,（2）反射面所接收的频率,（3）波在介质中的速度与波源和观察者的运动无关,（4）反射波的波源是反射面，反射面本身运动，即反射波源运动。反射波的频率是反射面接收的频率,15,马赫锥,16,17,18,19,20,21,（二）当观测天体的时候，人们发现，它的谱线不是在标准波长的位置上。所有谱线的波长都加长了，这表明谱线向红端移动，这种现象叫做谱线红移，其表明有宇宙在膨胀。为什么呢？,例如交通管理部门应用多普勒效应可以监测行驶车辆的速度；根据波源相对于媒质运动和观察者相对于媒质运动两者产生的多普勒效应不同，用频率改变来判断哪一个相对于媒质运动或两者都在运动（以前的天文学没有考虑这一因素）；地面卫星站常用多普勒效应来跟踪人造卫星；在天文学上用多普勒效应来测定天体相对于地球的运动速度等。,22,本章基本要求,1.熟练掌握简谐振动的基本特征、矢量图解法、复数解法以及确定振动状态的三个特征量的物理意义；,2.掌握在同一直线上的两个简谐振动合成的一般规律，特别是对于两个同频率简谐振动合成的物理图象和所得结论应熟练掌握，了解拍现象的成因和应用；,3.掌握两个互相垂直的简谐振动合成的一般规律，特别是对于两个同频率简谐振动合成的物理图象和所得结论应熟练掌握；,4.理解阻尼振动、受迫振动和共振的一般规律；,23,5.在明确关于波动的几个基本概念的基础上，熟练掌握平面简谐波波函数的几种表示，并明确其物理意义；理解波的叠加原理和惠更斯原理的基本内容；,6.掌握相干波条件