大學物理多普勒效應課件

1、2發(fā)射頻率發(fā)射頻率s接收頻率接收頻率 人耳聽到的聲音的頻率與聲源人耳聽到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？的頻率相同嗎？s?討論討論3一一 波源不動波源不動, ,觀察者相對介質以觀察者相對介質以 運動運動0v4 接收頻率接收頻率單位時間內觀測者接收單位時間內觀測者接收到的振動次數或完整波數到的振動次數或完整波數.只有波源與觀察者相對靜止時才相等只有波源與觀察者相對靜止時才相等.發(fā)射頻率發(fā)射頻率s接收頻率接收頻率s?5觀察者觀察者接收的接收的頻率頻率 uu0v觀察者觀察者向向波源運動波源運動觀察者觀察者遠離遠離波源運動波源運動uu0v6二二 觀察者不動觀察者不動, ,波源相對介質以波源相對介質以

2、運動運動sv7bAs sTsvuTuuTTbsvsvvuuTuTs18svuu波源波源向向觀察者運動觀察者運動觀觀察察者者接接收收的的頻頻率率 波源波源遠離遠離觀察者運動觀察者運動svuubAs sTsv9三三 波源與觀察者同時相對介質運動波源與觀察者同時相對介質運動),(0svvs0vvuu 0v觀察者觀察者向向波源運動波源運動 + +遠離遠離 - - 波源波源向向觀察者運動觀察者運動 - - 遠離遠離 + + sv10若波源與觀察者不沿二者連線運動若波源與觀察者不沿二者連線運動ovsvovsvs0vvuu 11 當當 時，所有波前將聚集時，所有波前將聚集在一個圓錐面上，波的能量高度集中在一

3、個圓錐面上，波的能量高度集中形成形成沖擊波沖擊波或或激波激波，如核爆炸、超音，如核爆炸、超音速飛行等速飛行等.usvtsv1P2Put12( (5) )衛(wèi)星跟蹤系統等衛(wèi)星跟蹤系統等. .( (1) )交通上測量車速；交通上測量車速；( (2) )醫(yī)學上用于測量血流速度；醫(yī)學上用于測量血流速度；( (3) )天文學家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；天文學家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；( (4) )用于貴重物品、機密室的防盜系統；用于貴重物品、機密室的防盜系統；多普勒效應的應用多普勒效應的應用13應用之一：多普勒聲納應用之一：多普勒聲納 艦艇、油輪、貨船行駛在艦艇、油輪、貨船行駛在浩瀚無垠的大海上

4、，如何準確浩瀚無垠的大海上，如何準確的沿著既定的目標前進呢？的沿著既定的目標前進呢？ 多普勒聲納可以提供這種多普勒聲納可以提供這種幫助幫助. 多普勒聲納是根據多普勒多普勒聲納是根據多普勒效應研制的一種利用水下聲波效應研制的一種利用水下聲波來測速和計程的精密儀器來測速和計程的精密儀器.14 多普勒聲納一般安裝在船體底部，由一多普勒聲納一般安裝在船體底部，由一個發(fā)射器和一個接收器組成，如圖中個發(fā)射器和一個接收器組成，如圖中 O 點點. 此時，船上接收此時，船上接收器接收到的頻率為：器接收到的頻率為： PO船底a多普勒聲納原理簡介多普勒聲納原理簡介v)cos/()cos(0vvuu15 一般還在同一

5、位置安裝一對向后的發(fā)射一般還在同一位置安裝一對向后的發(fā)射器和接收器，此時它收到的頻率為：器和接收器，此時它收到的頻率為： PO船底船底av由此可得：由此可得： 當當 04(cos )v/u600/2uv0()/()coscosuuvv16超聲多普勒效應測血流速超聲多普勒效應測血流速應用之二：多普勒超聲診斷我們以心臟病中的我們以心臟病中的二尖瓣狹窄為例，二尖瓣狹窄為例，說明其診斷原理說明其診斷原理. .利用超聲波的多普利用超聲波的多普勒效應可以測定血勒效應可以測定血流的速度，如果發(fā)流的速度，如果發(fā)現明顯的血流異常，現明顯的血流異常，則可以診斷二尖瓣則可以診斷二尖瓣狹窄，確定異常血狹窄，確定異常血

6、流的深度流的深度. .17 警察用多普勒測警察用多普勒測速儀測速速儀測速18應用之三：監(jiān)測車輛的速度應用之三：監(jiān)測車輛的速度 （電磁波的多普勒效應）（電磁波的多普勒效應） 公路上用于監(jiān)測車輛速度的監(jiān)測器，由微公路上用于監(jiān)測車輛速度的監(jiān)測器，由微波雷達發(fā)射器、探測器及數據處理系統等組成波雷達發(fā)射器、探測器及數據處理系統等組成.2/10 )c ()/c(vv 可以設想，當監(jiān)測雷達發(fā)射頻率為可以設想，當監(jiān)測雷達發(fā)射頻率為 的的微波被速度微波被速度 向其運動的車輛所接收后，微向其運動的車輛所接收后，微波頻率變化為波頻率變化為 ，即即0v19 然后，微波從運動的汽車上被反射回去然后，微波從運動的汽車上被

7、反射回去.從監(jiān)測器處所測得的反射波的頻率為從監(jiān)測器處所測得的反射波的頻率為 ，即，即 )c ()/c( )c ()/c(02/1vvvv所以，頻率差為所以，頻率差為 cc/2)(2000vv 如根據交通管理條例對汽車最高速率限如根據交通管理條例對汽車最高速率限制為制為 ，那么拍頻的最大值，那么拍頻的最大值 是：是：mvm0mmc)/(2 v20應用之四：預測天氣的雷達應用之四：預測天氣的雷達多普勒雷達多普勒雷達 、 尼克斯雷達尼克斯雷達 （電磁波的多普勒效應）（電磁波的多普勒效應） 尼克斯雷達是采用多普勒效應對風、雨、尼克斯雷達是采用多普勒效應對風、雨、雪進行探測的的一種新型雷達雪進行探測的的一種新型雷達. 因為，雨滴和雪花運動方式不同，雷達因為，雨滴和雪花運動方式不同，雷達反射回的波頻率也不同反射回的波頻率也不同.根據雷達接收反射回根據雷達接收反射回來的無線電波的頻率，就