多普勒效应和惠更原理斯

多普勒效应

前面讨论的波动过程，实际上都是假定波源与观察者都是相对于介质静止的情形，所以观察者接收到的波的频率与波源的频率相同的。如果波源与观察者之间有相对运动，将会发生什么？

例子：在日常生活中，常会遇到这种情形：当一列火车迎面开来时，听到火车汽笛的声调变高，即频率增大；当火车远离而去时，听到火车汽笛的声调变低，即频率减小。引言：奥地利物理学家多普勒（1803——1853）多普勒效应波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率与波源发射频率不相同的现象。这是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。当波源和观察者靠近时，观察到的频率变大；远离时，观察到的频率变小V观察者相对波源静止:

V

V

V观察波源不动,观察者靠近波源:

V

V观察波源不动,观察者远离波源:问题：假定波源、观察者的运动发生在两者的连线上波源相对介质的速度波在介质中的传播速度波源振动的频率（波的频率）波源、观察者有相对运动与的关系观察者相对介质的速度介质中某点振动的频率观察者探测的频率求一、波源不动，而观察者以速度相对于介质运动观察者接收的频率观察者向波源运动观察者远离波源二、观察者不动，波源相对介质以速度运动水波的多普勒效应（波源向右运动）

RuT·S

b此时介质中的波长为

现在波的频率为

波源向观察者运动观察者接收的频率波源远离观察者

由于观察者静止，所以他接收到的频率就是波的频率，即，因此，

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。练习多普勒效应的应用多普勒天气雷达

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多普勒水流测速仪美国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)

练习：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

B惠更斯原理

克里斯蒂安·惠更斯惠更斯：(ChristianHuygens，

1629—1695)荷兰物理学家、数学家、天文学家。1629年出生于海牙。1655年获得法学博士学位。

1663年成为伦敦皇家学会的第一位外国会员。克里斯蒂安·惠更斯是与牛顿同一时代的科学家，是历史上最著名的物理学家之一，他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献，在数学和天文学方面也有卓越的成就，是近代自然科学的一位重要开拓者。

一.惠更斯原理引言：

波在各向同性的均匀介质中传播时，波速、波振面形状、波的传播方向等均保持不变。但是，如果波在传播过程中遇到障碍物或传到不同介质的界面时，则波速、波振面形状、以及波的传播方向等都要发生变化，产生反射、折射、衍射、散射等现象。在这种情况下，要通过求解波动方程来预言波的行为就比较复杂了。惠更斯原理提供了一种定性的几何作图方法，在很广泛的范围内解决了波的传播方向等问题。波面和波线波面波线o波面波线球面波平面波波面：振动状态相同的点所组成的面波线：与波面垂直代表波传播方向的线原理的依据：

★

波动在介质中是逐点传播的★

各质点作与波源完全相同的振动说明：②.知某一时刻波面，可用几何方法决定下一时刻波面；①.

该原理对非均匀媒质也成立，只是波面的形状和传播方向可能发生变化。(1)行进中的波面上任意一点都可看作是新的子波源；(2)所有子波源各自向外发出许多子波；(3)各个子波所形成的包络面，就是原波面在一定时间内所传播到的新波面。惠更斯原理：球面波波源........平面波.....传播方向t+

t波面t

波面传播方向t

波面t+

t波面u

tu

t用惠更斯原理解释波的衍射现象

波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播.

波的衍射解释

波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出子波包络面，得到新的波面。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。衍射现象是波动特征之一。A1介质1介质2A3B2B3C1ii'惠更斯原理解释反射定律A1Medium1Me