多普勒效應在生活中的應用

1、 多普勒效應在生活中的應用李維 土木工程系2003級2班 什么是多普勒效應？當一輛汽車響著喇叭從你身邊疾駛而過時，喇叭的音調(diào)會由高變低，好像汽車駛來的時候唱著音符“i”，離開的時候就唱音符“7”了1842年，奧地利物理學家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時就注意到了類似的現(xiàn)象，他經(jīng)過認真的研究，發(fā)現(xiàn)波源和觀察者互相靠近或者互相遠離時，觀察到的波的頻率都會發(fā)生變化，并且做出了解釋人們把這種現(xiàn)象叫做多普勒效應多普勒效應在我們?nèi)粘Ｉ钪惺强梢愿杏X到的，如火車嗚笛，從遠到近時，人的耳朵感到的笛聲是尖的，火車經(jīng)過之后由近而遠離去時，則笛聲由尖變粗。這是因為火車笛聲具有某個頻率，當朝向人來或背離人去時，火車與人

2、之間相對運動，發(fā)生了頻率的移動（頻移）現(xiàn)象。對于聲波和其他波動，情況相似：當波源和觀察者相對靜止時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目是一定的，觀察到的頻率等于波源振動的頻率；當波源和觀察者相向運動時，1S內(nèi)通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目增加，觀察到的頻率增加；反之，當波源和觀察者互相遠離時，觀察到的頻率變小。多普勒效應在生活中的應用一、雷達測速儀檢查機動車速度的雷達測速儀也是利用這種多普勒效應。交通警向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波，通常是紅外線，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度裝有多普勒測速儀的警車有時就停在公路旁，在測速的同時把車輛牌號拍攝下來，并

3、把測得的速度自動打印在照片上。二、多普勒效應在醫(yī)學上的應用在臨床上，多普勒效應的應用也不斷增多，近年來迅速發(fā)展起來的超聲脈沖Doppler檢查儀，當聲源或反射界面移動時，比如當紅細胞流經(jīng)心臟大血管時，從其表面散射的聲音頻率發(fā)生改變，由這種頻率偏移就可以知道血流的方向和速度，如紅細胞朝向探頭時，根據(jù)Doppler原理，反射的聲頻則提高，如紅細胞離開探頭時，反射的聲頻則降低。醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流的速度這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。心臟彩色多普勒的應用：朝向人來時，頻率增高，音調(diào)變尖：

4、背離人去時，頻率降低，音調(diào)變粗。這種頻移現(xiàn)象就是多普勒效應造成的。心臟彩色多普勒正是應用這種原理，集所有超聲診斷功能于一體，把心臟血流描繪得微妙微肖，成為目前世界上最先進的超聲診斷設備。 心臟彩色多普勒是一種非侵入性檢查心臟病的重要技術之一，對病人無痛苦，無損害，方法簡便，可重復多次，顯像清晰，診斷準確率高，易普及推廣，已成為現(xiàn)代臨床醫(yī)學中不可缺少的診斷工具，是診斷心臟病特別是先天性心臟病的有效方法。三、宇宙學研究中的多普勒現(xiàn)象 宇宙中的星球都在不停地運動測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后跟地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度 20世紀20年代，美國天文

5、學家斯萊弗在研究遠處的旋渦星云發(fā)出的光譜時，首先發(fā)現(xiàn)了光譜的紅移，認識到了旋渦星云正快速遠離地球而去。1929年哈勃根據(jù)光譜紅移總結(jié)出著名的哈勃定律：星系的遠離速度v與距地球的距離r成正比，即v=Hr,H為哈勃常數(shù).根據(jù)哈勃定律和后來更多天體紅移的測定，人們相信宇宙在長時間內(nèi)一直在膨脹，物質(zhì)密度一直在變小. 由此推知，宇宙結(jié)構(gòu)在某一時刻前是不存在的，它只能是演化的產(chǎn)物。 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事們提出大爆炸宇宙模型。 20世紀60年代以來，大爆炸宇宙模型逐漸被廣泛接受，以致被天文學家稱為宇宙的標準模型 。多普勒-斐索效應使人們對距地球任意遠的天體的運動的研究成為可能，

6、這只要分析一下接收到的光的頻譜就行了。 1868年，英國天文學家W. 哈金斯用這種辦法測量了天狼星的視向速度（即物體遠離我們而去的速度），得出了46 km/s的速度值。四、移動通信中的多普勒效應在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，頻率變低，所以我們在移動通信中要充分考慮多普勒效應。當然，由于日常生活中，我們移動速度的局限，不可能會帶來十分大的頻率偏移，但在衛(wèi)星移動通信中，當飛機移向衛(wèi)星時，頻率變高，遠離衛(wèi)星時，頻率變低，而且由于飛機的速度十分快，所以我們在衛(wèi)星移動通信中要充分考慮多普勒效應。為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術上加以各種考慮，也加大了移動通

7、信的復雜性。五農(nóng)業(yè)中的多普勒效應植物聲頻控制技術是建立在植物經(jīng)絡系統(tǒng)的理論基礎上，利用He-Ne激光多普勒效應測振儀，精確地測定出植物自發(fā)聲和接受聲的頻率，并測定出植物自發(fā)聲頻率與環(huán)境因子如溫度、濕度及組織含水量之間的關系，做了頻普分析，進而研制了植物聲頻發(fā)生器。利用聲頻發(fā)生器對植物施加特定頻率的聲波，與植物發(fā)生共振，促進各種營養(yǎng)元素的吸收#傳輸和轉(zhuǎn)化，從而增強植物的光和作用和吸收能力，促進生長發(fā)育，達到增產(chǎn)、增收、優(yōu)質(zhì)、抗病的目的。六應用多普勒效應的現(xiàn)實生活產(chǎn)品微波運動傳感器由激光頭激光諧振腔發(fā)出的He一Ne激光束，經(jīng)激光偏轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)分裂為頻率分別為f1和f2的線偏振光束，經(jīng)取樣系統(tǒng)分離出一

8、小部分光束被光電檢測器接收作為參考訊號，其余光束經(jīng)回轉(zhuǎn)光學系統(tǒng)放大和準直，被干涉鏡接收反射到光電檢測器上。機床運動使干涉鏡和反射鏡之間發(fā)生相對位移，兩束光發(fā)生多普勒效應，產(chǎn)生多普勒頻移f。光電檢測器接收到的頻率訊號（f1-f2f）和參考訊號（f1-f2）被送到測量顯示器，經(jīng)頻率放大、脈沖計數(shù)，送人數(shù)字總線，最后經(jīng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理，得到所測量的位移量，即可評定數(shù)控機床的定位精度。 Agilis通信技術公司開發(fā)成功一種。這種多普勒效應收發(fā)機模塊利用DRO（介質(zhì)諧振振蕩器）和微帶接插天線技術實現(xiàn)了低電流消耗、高溫穩(wěn)定性、高可靠性和扁平外形。傳感器模塊的體積為46.5408.7mm，重8克。應用在全路自動化、半自動化駝峰控制系統(tǒng)駝峰測速雷達是駝峰調(diào)車廠調(diào)速系統(tǒng)中的重要基礎測量設備。T.CL-2系列駝峰毫米波測速雷達應用8mm波段多普勒效應，用于連續(xù)測量溜放車輛的實際速度，為調(diào)速系統(tǒng)提供溜放車輛的速度信息。我國首部可移動式多普勒天氣雷達這部可移動式多普勒天氣雷達由中