6.多普勒效应.pptx

1、第2章 机械波,第6节 多普勒效应,知识与技能 1知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别。 2知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间相对运动时产生的现象。 3了解多普勒效应的一些应用，体会日常生活中存在的多普勒效应现象。,过程与方法 1以声波为例，通过定性分析，使学生对多普勒效应有初步了解。 2通过日常生活中的现象或技术，加深对多普勒效应的理解。 情感、态度与价值观 培养学生观察生活、掌握知识、运用知识的能力。,知识点1、多普勒效应 (1)定义：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叫做多普勒效应。 (2)成因：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率

2、表示单位时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，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。,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。 单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波。观察者接收到的频率等于波源的频率。 当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变。,如火车出站鸣笛时，我们感到音调变低，即因为接收到的频率减小的情况。 总之，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。 注意：在多普勒效应中，

3、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运动，观察者感到频率发生了变化。 多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应。,(3)应用 超声波测速：发射装置向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率。据反射波频率的变化的多少可以知道车辆的速度。 红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”，所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小(即波长变大)的红端移动。,科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度。这种现象，是证明宇

4、宙在膨胀的一个有力证据。 医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病。 可据火车汽笛的音调的变化可以判断火车是进站还是出站；据炮弹飞行的尖叫声可以判断炮弹飞行的方向等。,视野拓展 多普勒效应的广泛应用 1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，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。,2多普勒效应在

5、医学上的应用 在临床上，多普勒效应的应用也不断增多，近年来迅速发展起超声脉冲多普勒检查仪，当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移可以知道血流的方向和速度。如红细胞朝向探头时，根据多普勒原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。,3宇宙学研究中的多普勒现象 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光谱红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即vHr；H为哈勃常数。根据哈勃定律和后来更多天

6、体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小。由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物。,因而1948年伽英夫(GGamow)和他的同事们提出大爆炸宇宙模型。20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的“标准模型”。,多普勒效应使人们对距地球任意远的天体运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了。1868年，英国天文学家W.哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度(即物体远离我们而去的速度)，得出了46 km/s的速度值。,4移动通信中的多普勒效应 在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高