机械波4多普勒效应

1、大学物理,一. 波源静止，观察者运动,远离,靠近,观察者,13.7 多普勒效应,二. 观察者静止，波源运动,S 运动的前方波长变短,三. 波源和观察者同时运动,远离,靠近,u,观察者,靠近,(2),(1) 当波源或观察者在二者联线垂直方向上运动时，无多普勒效应。,讨论,时，多普勒效应失去意义，此时形成冲击波。,马赫角,(3) 应用:监测车辆行驶速度、跟踪卫星、测量血液流速、预 报天气等。,经典多普勒效应：,经典多普勒效应对光是不正确的,对于光波，有,在相对论中，不同的惯性系中波长和频率将不同，但两者的乘积恒为 c,15.6 光的多普勒效应, 为观察者实测到的光频率,0 为光源的固有频率,一.

2、相对论多普勒频移公式, 与空间有关 与时间有关,在S系中观察：,t 时刻，光源在L(x，y，z)发出 一个光信号,t*时刻，观察者接受到此信号,根据几何关系：,对上式微分，且,在 系中观察:,发射信号的时间间隔 为原时,推导,1. 光的纵向多普勒效应,“红移”,(1) 若光源离开观察者，上式中 取正号，这时l 0 ，实测频率 l 小于光源固有频率0,“蓝移”,(2) 若光源趋近观察者，上式中 取负号，这时l 0 ，实测频率 l 大于光源固有频率0,2. 光的横向多普勒效应,二.机械波和光的多普勒效应的区别,(1) 机械波无横向多普勒效应；而光波具有横向多普勒效应。,(3) 波的传播媒质运动不影

3、响光的多普勒频移，但却影响机械波的多普勒频移。,(2) 光的多普勒频移与波源对于观察者运动，还是观察者对于波源运动无关，而机械波的多普勒频移在这两种情况下是不同的。,一警笛发射频率为1500 Hz 的声波，波速u=330m/s ，并以22 m/s 的速度向某一方向运动，一人以6 m/s 的速度跟踪其后.,观察者接收到的频率( 波源和观察者同时运动 ) ：,警笛后方空气中声波的频率( 观察者静止，波源运动 ) ：,警笛后方空气中声波的波长:,例,解,该人听到的警笛发出的声音的频率以及在警笛后方空气中声波的波长？,求,例 一静止波源向一飞行物发射频率 的超声波， 飞行物以速度v 离开波源。站在波源

4、处相对波源静止的观 察者测得波源发射波 与飞行物反射波合成振动的拍频为,已知声速u=340m/s，求飞行物的速度。,解,飞行物接收到超声波的频率,观察者接收到超声波的频率,两波的拍频,例,解,如图，当振动频率为 2040HZ 的声源 S 向反射面运动，在O点听到的拍音 ，若声波速度 ，求声源相对空气的运动速度。,设声波直接传到O点的频率为,声波经反射面反射后传到O点的频率为,2. 波程差与相位差,3. 平面简谐波的波函数,4. 波的能量和能流,1. 描述波的物理量,机械波,平均能量密度,平均能流密度,6. 驻波,7. 多普勒效应,波节,波腹,靠近时速度取正,远离时速度取负,5. 波的干涉,干涉相长,干涉相消,例,解,根据波形确定P点相位,先确定原点振动相位,P点相位落后O点,例,已知t=T/2时刻，某驻波的波形和某一沿X轴负方向传播的行波的波形如图所示，a、b两点的,解,求,(1) 对驻波来说， a、b两点的相位差,(2) 对行波来说， a、b两点的相位差,(3) 行波的波函数,(1) 对驻波来说,(2) 对行波来说,(3) 行波的波函数,例,如图所示，在水平地面上一台电磁波波源S与一台电磁波探测器D的距离为2d，从S发出电磁波经高度为H垂直上升的气球反射后，在D处相继得到最强和最弱的信号