多普勒效應(yīng)課件

發(fā)射頻率接收頻率人耳聽(tīng)到的聲音的頻率與聲源的頻率一定相同嗎？討論1發(fā)射頻率接收頻率人耳聽(tīng)到的聲音的頻率與聲源的頻率接收頻率——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).波源的頻率v

——波源在單位時(shí)間的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù).波的頻率——介質(zhì)內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù).2接收頻率——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).接收頻率——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).只有波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)才相等.發(fā)射頻率接收頻率3接收頻率——單位時(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收到的振動(dòng)次數(shù)或完整波一波源不動(dòng),觀察者相對(duì)介質(zhì)以運(yùn)動(dòng)4一波源不動(dòng),觀察者相對(duì)介質(zhì)以運(yùn)動(dòng)4觀察者接收的頻率觀察者向波源運(yùn)動(dòng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)波源不動(dòng)，接收頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)觀測(cè)者接收到的振動(dòng)次數(shù)或完整波數(shù).5觀察者接收的頻率觀察者向波源運(yùn)動(dòng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)波源二觀察者不動(dòng),波源相對(duì)介質(zhì)以運(yùn)動(dòng)6二觀察者不動(dòng),波源相對(duì)介質(zhì)以運(yùn)動(dòng)6A7A7波源向觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者接收的頻率波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)A8波源向觀察者運(yùn)動(dòng)觀察者接收的頻率波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動(dòng)A8三波源與觀察者同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離-

波源向觀察者運(yùn)動(dòng)-，遠(yuǎn)離+

觀察者動(dòng)波源動(dòng)9三波源與觀察者同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動(dòng)10若波源與觀察者不沿二者連線運(yùn)動(dòng)10當(dāng)時(shí)，所有波前將聚集在一個(gè)圓錐面上，波的能量高度集中形成沖擊波或激波，如核爆炸、超音速飛行等.此時(shí)多普勒效應(yīng)失去意義。11當(dāng)時(shí)，所有波前將聚集在一個(gè)圓錐面上，沖擊波，通常指核爆炸時(shí)，爆炸中心壓力急劇升高，使周?chē)諝饷土艺鹗幎纬傻牟▌?dòng)。當(dāng)位于S點(diǎn)的波源以超波速的速度Vs向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，任意時(shí)刻波源本身將超過(guò)它此前發(fā)出的波前。波源（物體）本身的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生另一種波。這種波是一種以物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為中心的一系列球面波。由于球面波的波速u(mài)比物體的速度Vs小，所以就會(huì)形成以波源為頂點(diǎn)的V字形波，這種波就叫沖擊波。在自然界，所有的爆發(fā)情況都伴有沖擊波。12沖擊波，通常指核爆炸時(shí)，爆炸中心壓力急劇升高，

原子彈爆炸形成的蘑菇云也是一種激波13

原子彈爆炸形成的蘑菇云也是一種激波13當(dāng)飛機(jī)的速度超過(guò)330米/秒，在大氣層中產(chǎn)生沖擊波，并產(chǎn)生一個(gè)聲“爆炸”。人會(huì)感受到短暫而極其強(qiáng)烈的爆炸聲，稱(chēng)為聲爆或音爆(SonicBoom)。當(dāng)船速超過(guò)水面時(shí)，在船后就激起以船為頂端的V形波，這種波稱(chēng)為舷波或艏波?！棒肌弊衷跐h語(yǔ)里代表船的前部。水波的多普勒效應(yīng)14當(dāng)飛機(jī)的速度超過(guò)330米/秒，在大氣層中產(chǎn)生沖擊波，切連科夫輻射：高速荷電粒子在介質(zhì)中穿行時(shí)，如果粒子速度大于介質(zhì)中的光速（小于真空中的光速）,就會(huì)產(chǎn)生一種特殊輻射,是以短波長(zhǎng)為主的電磁輻射，其特征是藍(lán)色輝光。它具有明顯的方向性和強(qiáng)偏振等特點(diǎn)。這是一種電磁輻射。它所輻射的電磁波將集中在粒子后方一個(gè)圓錐形區(qū)域中。粒子正好位于圓錐的頂點(diǎn)。1934年，蘇聯(lián)物理學(xué)家切連科夫首先在液體介質(zhì)中發(fā)現(xiàn)這種輻射，因而得名。15切連科夫輻射：高速荷電粒子在介質(zhì)中穿行時(shí)，如果粒一座TRIGA反應(yīng)堆核心中發(fā)出淡淡的切連科夫輻射輝光16一座TRIGA反應(yīng)堆核心中發(fā)出淡淡的16超音速飛機(jī)，地球磁層前的艏波，切連科夫輻射都是舷波的實(shí)例。17超音速飛機(jī)，地球磁層前的艏波，切連科夫輻射都是(1)交通上測(cè)量車(chē)速：雷達(dá)測(cè)速計(jì)；多普勒效應(yīng)的應(yīng)用測(cè)速雷達(dá)主要利用了多普勒效應(yīng)（DopplerEffect）原理：當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度?，F(xiàn)已經(jīng)廣泛用于警察超速測(cè)試等行業(yè)。18(1)交通上測(cè)量車(chē)速：雷達(dá)測(cè)速計(jì)；多普勒效應(yīng)的應(yīng)用金雕雷達(dá)19金雕雷達(dá)19多普勒雷達(dá)20多普勒雷達(dá)20(2)醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度：激光多普勒測(cè)速儀、

多普勒彩超診斷系統(tǒng)；21(2)醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度：多普勒彩超診斷系統(tǒng)；21激光多普勒測(cè)速儀22激光多普勒測(cè)速儀22電磁波多普勒效應(yīng)具有波動(dòng)性的光也會(huì)出現(xiàn)這種效應(yīng)，它又被稱(chēng)為多普勒-斐索效應(yīng).法國(guó)物理學(xué)家斐索（1819~1896年）于1848年獨(dú)立地對(duì)來(lái)自恒星的波長(zhǎng)偏移做了解釋?zhuān)赋隽死眠@種效應(yīng)測(cè)量恒星相對(duì)速度的辦法.光波與聲波的不同之處在于，光波頻率的變化使人感覺(jué)到是顏色的變化.如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，則光的譜線就向紅光方向移動(dòng)，稱(chēng)為紅移；如果恒星朝向我們運(yùn)動(dòng)，光的譜線就向紫光方向移動(dòng)，稱(chēng)為藍(lán)移。(3)天文學(xué)家利用電磁波紅移說(shuō)明大爆炸理論；23電磁波多普勒效應(yīng)具有波動(dòng)性的光也會(huì)出現(xiàn)這種效應(yīng)，它1929年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃由天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn),河外星系的光譜都有不同程度的紅移,且星系離我們?cè)竭h(yuǎn),紅移量就越大.根據(jù)電磁波的多普勒效應(yīng),這說(shuō)明星系正在飛快地離開(kāi)我們,整個(gè)宇宙處于不斷膨脹中.如果按照這種膨脹速度逆著時(shí)間追尋宇宙的歷史,在大約二百億年前,這些星系的物質(zhì)就彼此靠得很近,處于超密度、超高溫的狀態(tài),是一次大爆炸使它們飛速分離并膨脹至今.可見(jiàn),大爆炸宇宙學(xué)理論的建立與電磁波的多普勒效應(yīng)是分不開(kāi)的。241929年,美國(guó)天文學(xué)家哈勃由天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn),河(4)用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)：

多普勒防盜報(bào)警器、多普勒感應(yīng)門(mén)……(5)衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.25(4)用于貴重物品、機(jī)密室的防盜系統(tǒng)：(5)衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等.例1

A、B

為兩個(gè)汽笛，其頻率皆為500Hz，A

靜止，B

以的速率向右運(yùn)動(dòng).在兩個(gè)汽笛之間有一觀察者O，以的速度也向右運(yùn)動(dòng).已知空氣中的聲速為,求：(1)觀察者聽(tīng)到來(lái)自A的頻率；(2)觀察者聽(tīng)到來(lái)自B的頻率；(3)觀察者聽(tīng)到的拍頻.AOB26例1A、B為兩個(gè)汽笛，其頻率皆為500Hz，(1)已知解

AOB(1)觀察者聽(tīng)到來(lái)自A的頻率；觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離-

27(1)已知解AOB(1)觀察者聽(tīng)到來(lái)自A的頻率；觀察者向波(3)

觀察者聽(tīng)到的拍頻(2)

觀察者聽(tīng)到來(lái)自B

的頻率AOB波源向觀察者運(yùn)動(dòng)-，遠(yuǎn)離+

觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離-

(1)觀察者聽(tīng)到來(lái)自A的頻率；28(3)觀察者聽(tīng)到的拍頻(2)觀察者聽(tīng)到來(lái)自B的頻率AO例2

利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車(chē)速，固定波源發(fā)出頻率為

的超聲波，當(dāng)汽車(chē)向波源行駛時(shí)，與波源安裝在一起的接收器接收到從汽車(chē)反射回來(lái)的波的頻率為.已知空氣中的聲速，求車(chē)速.

29例2利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車(chē)速，固定波源發(fā)出頻率為解(1)車(chē)接收：車(chē)速(2)車(chē)為波源，接收器接收：波源向觀察者運(yùn)動(dòng)-，遠(yuǎn)離+

觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離-

觀察者接收30解(1)車(chē)接收：車(chē)速(2)車(chē)為波源，接收器接收：波源向例3利用多普勒效應(yīng)測(cè)飛行的高度.飛機(jī)在上空以速度沿水平直線飛行,發(fā)出頻率為的聲波.當(dāng)飛機(jī)越過(guò)靜止于地面的觀察者上空時(shí)，觀察者在4s內(nèi)測(cè)出的頻率由降為.已知聲波在空氣中的速度為.試求飛機(jī)的飛行高度h.hAB)(31例3利用多普勒效應(yīng)測(cè)飛行的高度.飛機(jī)解如圖，飛機(jī)在4s內(nèi)經(jīng)過(guò)的距離為AB已知求hhAB)(32解如圖，飛機(jī)在4s內(nèi)經(jīng)過(guò)的距離為AB已知求hhAB)(hAB)(波源向觀察者運(yùn)動(dòng)-，遠(yuǎn)離+

觀察者向波源運(yùn)動(dòng)+，遠(yuǎn)離-