大學(xué)物理多普勒效應(yīng)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(dòng)波源不動(dòng), ,觀察者相對(duì)介質(zhì)以觀察者相對(duì)介質(zhì)以 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)0v4 接收頻率接收頻率單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收到的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù)到的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù).只有波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)才相等只有波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)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(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng)觀察者觀察者遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng)uu0v6二二 觀察者不動(dòng)觀察者不動(dòng), ,波源相對(duì)介質(zhì)以波源相對(duì)介質(zhì)以

2、運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)sv7bAs sTsvuTuuTTbsvsvvuuTuTs18svuu波源波源向向觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者運(yùn)動(dòng)觀觀察察者者接接收收的的頻頻率率 波源波源遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者運(yùn)動(dòng)svuubAs sTsv9三三 波源與觀察者同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)波源與觀察者同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)),(0svvs0vvuu 0v觀察者觀察者向向波源運(yùn)動(dòng)波源運(yùn)動(dòng) + +遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 - - 波源波源向向觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者運(yùn)動(dòng) - - 遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離 + + sv10若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動(dòng)若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動(dòng)ovsvovsvs0vvuu 11 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，所有波前將聚集時(shí)，所有波前將聚集在一個(gè)圓錐面上，波的能量高度集中在一

3、個(gè)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(tǒng)等衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等. .( (1) )交通上測(cè)量車速；交通上測(cè)量車速；( (2) )醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度；醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度；( (3) )天文學(xué)家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；天文學(xué)家利用電磁波紅移說明大爆炸理論；( (4) )用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)；用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)；多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒效應(yīng)的應(yīng)用13應(yīng)用之一：多普勒聲納應(yīng)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(zhǔn)確浩瀚無垠的大海上，如何準(zhǔn)確的沿著既定的目標(biāo)前進(jìn)呢？的沿著既定的目標(biāo)前進(jìn)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(jù)多普勒多普勒聲納是根據(jù)多普勒效應(yīng)研制的一種利用水下聲波效應(yīng)研制的一種利用水下聲波來測(cè)速和計(jì)程的精密儀器來測(cè)速和計(jì)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(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器組成，如圖中個(gè)發(fā)射器和一個(gè)接收器組成，如圖中 O 點(diǎn)點(diǎn). 此時(shí)，船上接收此時(shí)，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(jiǎn)介多普勒聲納原理簡(jiǎn)介v)cos/()cos(0vvuu15 一般還在同一

5、位置安裝一對(duì)向后的發(fā)射一般還在同一位置安裝一對(duì)向后的發(fā)射器和接收器，此時(shí)它收到的頻率為：器和接收器，此時(shí)它收到的頻率為： PO船底船底av由此可得：由此可得： 當(dāng)當(dāng) 04(cos )v/u600/2uv0()/()coscosuuvv16超聲多普勒效應(yīng)測(cè)血流速超聲多普勒效應(yīng)測(cè)血流速應(yīng)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(yīng)可以測(cè)定血勒效應(yīng)可以測(cè)定血流的速度，如果發(fā)流的速度，如果發(fā)現(xiàn)明顯的血流異常，現(xiàn)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(cè)警察用多普勒測(cè)速儀測(cè)速速儀測(cè)速18應(yīng)用之三：監(jiān)測(cè)車輛的速度應(yīng)用之三：監(jiān)測(cè)車輛的速度 （電磁波的多普勒效應(yīng)）（電磁波的多普勒效應(yīng)） 公路上用于監(jiān)測(cè)車輛速度的監(jiān)測(cè)器，由微公路上用于監(jiān)測(cè)車輛速度的監(jiān)測(cè)器，由微波雷達(dá)發(fā)射器、探測(cè)器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成波雷達(dá)發(fā)射器、探測(cè)器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成.2/10 )c ()/c(vv 可以設(shè)想，當(dāng)監(jiān)測(cè)雷達(dá)發(fā)射頻率為可以設(shè)想，當(dāng)監(jiān)測(cè)雷達(dá)發(fā)射頻率為 的的微波被速度微波被速度 向其運(yùn)動(dòng)的車輛所接收后，微向其運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的汽車上被反射回去然后，微波從運(yùn)動(dòng)的汽車上被

7、反射回去.從監(jiān)測(cè)器處所測(cè)得的反射波的頻率為從監(jiān)測(cè)器處所測(cè)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(jù)交通管理?xiàng)l例對(duì)汽車最高速率限如根據(jù)交通管理?xiàng)l例對(duì)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(yīng)用之四：預(yù)測(cè)天氣的雷達(dá)應(yīng)用之四：預(yù)測(cè)天氣的雷達(dá)多普勒雷達(dá)多普勒雷達(dá) 、 尼克斯雷達(dá)尼克斯雷達(dá) （電磁波的多普勒效應(yīng)）（電磁波的多普勒效應(yīng)） 尼克斯雷達(dá)是采用多普勒效應(yīng)對(duì)風(fēng)、雨、尼克斯雷達(dá)是采用多普勒效應(yīng)對(duì)風(fēng)、雨、雪進(jìn)行探測(cè)的的一種新型雷達(dá)雪進(jìn)行探測(cè)的的一種新型雷達(dá). 因?yàn)椋甑魏脱┗ㄟ\(yùn)動(dòng)方式不同，雷達(dá)因?yàn)?，雨滴和雪花運(yùn)動(dòng)方式不同，雷達(dá)反射回的波頻率也不同反射回的波頻率也不同.根據(jù)雷達(dá)接收反射回根據(jù)雷達(dá)接收反射回來的無線電波的頻率，就