《物理学教学》6-7 多普勒效应

1、发射频率发射频率s接收频率接收频率 人耳听到的声音的频率与声源人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？的频率相同吗？s?讨论讨论6-7 多普勒效应多普勒效应一一 波源不动波源不动, ,观察者相对介质以观察者相对介质以 运动运动0v 接收频率接收频率单位时间内观测者接收单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数到的振动次数或完整波数.只有波源与观察者相对静止时才相等只有波源与观察者相对静止时才相等.发射频率发射频率s接收频率接收频率s?S 波源的频率波源的频率u 波在介质中的速度波在介质中的速度选介质为参考系选介质为参考系波源和观察者的运动在两者的连线上波源和观察者的运动在两者的连线上 观察者接

2、受到的频率有赖于波源或观察者接受到的频率有赖于波源或观察者运动的现象，称为多普勒效应。观察者运动的现象，称为多普勒效应。 观察者接受到的频率观察者接受到的频率 表示观察者相对于介质的运动速度。表示观察者相对于介质的运动速度。0v 表示波源相对于介质的运动速度。表示波源相对于介质的运动速度。sv观察者观察者接收的接收的频率频率 观察者观察者远离远离波源运动波源运动000 ,vvS00vvuuuuuTu 观察者观察者向向波源运动波源运动上式中上式中 取负即可取负即可0v二二 观察者不动观察者不动, ,波源相对介质以波源相对介质以 运动运动svbAs sTsvuTSSSuuTuTuTuuuvvv00

3、0 ,vvSsuuv波源波源向向观察者运动观察者运动观观察察者者接接收收的的频频率率 bAs sTsv波源波源远离远离观察者运动观察者运动 取负取负sv三三 波源与观察者同时相对介质运动波源与观察者同时相对介质运动s0()v ,v相对于观察者，波速相对于观察者，波速0uu v相对于观察者，波长相对于观察者，波长ST v0suuuvv0v观察者观察者向向波源运动取波源运动取+ +，远离取远离取 - - 波源波源向向观察者运动取观察者运动取+ +，远离取远离取 - - sv若波源与观察者不沿二者连线运动若波源与观察者不沿二者连线运动ovsvovsv0suuvv 当当 时，所有波前将聚集时，所有波前

4、将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成形成冲击波冲击波或或激波激波，如核爆炸、超音，如核爆炸、超音速飞行等速飞行等.usvtsv1P2Put( (5) )卫星跟踪系统等卫星跟踪系统等. .( (1) )交通上测量车速；交通上测量车速；( (2) )医学上用于测量血流速度；医学上用于测量血流速度；( (3) )天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；( (4) )用于贵重物品、机密室的防盗系统；用于贵重物品、机密室的防盗系统；多普勒效应的应用多普勒效应的应用 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为500

5、 Hz，A 静止静止，B 以以 的速率向右运动的速率向右运动. 在两个汽笛之间有一观察者在两个汽笛之间有一观察者O，以，以 的的速度也向右运动速度也向右运动. . 已知空气中的声速已知空气中的声速为为 , ,求：求：( (1) )观察者听到来自观察者听到来自A的频率；的频率；( (2) )观察者听到来自观察者听到来自B的频率；的频率；( (3) )观察者听到的拍频观察者听到的拍频.AOBOvsBv1sm601sm301sm330s0vvuu( (1) )已知已知Hz545450033030330.解解 0vAOBOvsBv,sm330-1u,v0s-130m s ,Hz54615006033030330s0.vv uu( (3) ) 观察者听到的拍频观察者听到的拍频Hz7 ( (2) ) 观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率AOBOvsBv-1sBs-1sm60,sm330vvu,v-10sm30 例例2 利用多普勒效应监测车速，固定波利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为源发出频率为 的超声波，当汽车向的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为到从汽车反射回来的波的频率为 .已知空气中的声速已知空气中的声速 ， 求求车速车