-多普勒效应惠更斯原理(精品)

1、12.5 12.6多普勒效应多普勒效应 惠更斯原理惠更斯原理12.5 多普勒效应多普勒效应一、多普勒效应一、多普勒效应 现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变现象：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（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）率低音调低） 多普勒效应：由于波源和观察者之间有多普勒效应：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相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应象叫做多普勒效应二、多普勒效应的成因二、多普勒效应的成因 声源完成一次全振动，向外发出声源完成一次

2、全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时一个波长的波，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，即单位时间接收接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的到的完全波的个数决定的1 1、当波源和观察者相对介质都静止不、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动即二者没有相对运动时 单位时间内波单位时间内波源发出几个完源发出几个完全波，观察者全波，观察者在单位时间内在单

3、位时间内就接收到几个就接收到几个完全波观察完全波观察者接收到的频者接收到的频率等于波源的率等于波源的频率频率2 2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动、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）时（或观察者不动，波源朝观察者运动时） 观察者在单观察者在单位时间内接位时间内接收到的完全收到的完全波的个数增波的个数增多，即接收多，即接收到的频率增到的频率增大大 3 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动、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）时（或观察者不动，波源远离观察者运动时） 观察者在单位观察者在单位时间内接收到时间内接收

4、到的完全波的个的完全波的个数减少，即接数减少，即接收到的频率减收到的频率减小小 总之：当波源与总之：当波源与观察者有相对运观察者有相对运动时，如果二者动时，如果二者相互接近，观察相互接近，观察者接收到的频率者接收到的频率增大；如果二者增大；如果二者远离，观察者接远离，观察者接收 到 的 频 率 减收 到 的 频 率 减小小 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。练习注意：注意：1. 在多普勒效应中，波源的频率是不改变在多普勒效应中，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的，只是由于波源和观察者之间有相对

5、运动，观察者运动，观察者感到频率感到频率发生了变化发生了变化2.2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不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仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应勒效应 多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对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是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的年发现的 三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用1.1. 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断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

6、火车的运动方向和快慢. .2.2. 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判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断飞行的炮弹是接近还是远去. .3.3. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率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收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度度. .4.4. 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率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

7、停地运动测量星球上某些元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们的速度 多普勒效应不仅仅适用于声波多普勒效应不仅仅适用于声波, ,它也适用于所有的波它也适用于所有的波, ,包括光波、包括光波、电磁波。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

8、反射后又被仪器接收，测出反射波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的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗称称“彩超彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变病变 三、多普勒效应的应用三、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，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。

9、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GPS技术(多普勒频移观测法) 12.6 惠更斯原理惠更斯原理一、波面和波线一、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波面波线二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 惠更斯原理内容：惠更斯原理内容：介质中任意波面上的各介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的点都可看作发射子波的波源。其后任意时刻波源。其后任意时刻, ,这些子波在波前进方向这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面的包络面就是新

10、的波面惠惠 更更 斯斯荷兰物理学家荷兰物理学家. . . . . . . . .t 时刻的波面t+t时刻的波面子波波源tv二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 1.1.用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面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用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面tu二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几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

11、性介质的传播方向。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。中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 三、波的反射三、波的反射 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射叫做波的反射 i i法线法线平面平面 经经 t t后，后，B B点发射的子波到达界面处点发射的子波到达界面处BB点，点，A A点发射的子波到达点发射的子波到达AA点。同种介质，波速不变。点。同种介质，波速不变。三、波的反射三、波的反射 用惠更斯原理解释波的反射用惠更斯原理解释波的反射i ii iABacbacb由惠更斯原理，由惠更斯原理，A A、B B为同一波面上的两点为同一波面上的两点AABBAABBABABBABAii 证毕证毕tvAB界面界面介质介质I I介质介质IIII四、波的折射四、波的折射 折射角（折射角（r r）：）： 折射波的波线与两介质界面法线的夹角折射波的波线与两介质界面法线的夹角r r叫做折射角叫做折射角 波从一种介质进入另一种介质时，波的传波从一种介质进入另