10-6 多普勒效应

10-6

多普勒效应

讨论人耳听到的声音的频率与声源 的频率相同吗？

s ? 发射波的频率 s 接收频率 只有波源与观察者相对静止时才相等.

多普勒效应波源或观察者相对于介质运动，使观察者接受到的频率与波源的频率有所不同的现象称 为多普勒效应.

几个概念(1)波源频率 :波源在单位时间内振动的次数(单位时间内发出完整波的数目如

u

)

(2)接收频率 :观察者单位时间内接受到的振 动次数(或完整的波数) (3)波的频率 b:介质内质点单位时间内振动 次数 u b

b

几种情况 一 波源不动,观察者相对介质以 v0运动

观 察 者 接 收 的 频 率

观察者向波源运动u v0 ' u 观察者远离波源运动

u v0 ' u

几种情况 二 观察者不动,波源相对介质以 v运动 s

ss'vsT

T u

A

b

T '

vsTu

bu

1 u u ' T ' vsT u vs

ss'vsT

T u

A

b

波源向右运动，观察者不动，波源由S运动到

S,波源右方的波面变得密集，波长变短，左方的波面变得稀疏，波长变长。

观 察 者 接 收 的 频 率

u ' u vs

波源向观察者运动

u ' u vs

波源远离观察者运动

s

s'vsT

A

b

几种情况

三 波源与观察者同时相对介质运动

v0 观察者向波源运动 +u v0 ' u vs

远离 -

vs 波源向观察者运动 远离 +

(vs , v0 )

若波源与观察者不沿二者连线运动

u v '0 ' u v's

v 's vs

vo v 'o

当 vs u 时，所有波前将聚集 在一个圆锥面上，波的能量高度集中 形成冲击波或激波，如核爆炸、超音 速飞行等.

utP1

P2

vs t

多普勒效应的应用 (1)交通上测量车速； (2)医学上用于测量血流速度； (3)天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论； (4)用于贵重物品、机密室的防盗系统； (5)卫星跟踪系统等.

例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为500 1 Hz,A 静止，B 以 60 m s 的速率向右运动. 1 在两个汽笛之间有一观察者O,以 30 m s 的 速度也向右运动. 已知空气中的声速 为 330 m s 1 ,求： (1)观察者听到来自A的频率； (2)观察者听到来自B的频率；(3)观察者听到的拍频.A

vOO

v sBB

解 (1)已知 -1 -1 u 330 m s , vsA 0, vsB 60 m su v0 ' u vs330 30 ' 500 454 .5 Hz 330 vOA O

v sBB