多普勒效应及应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,多普勒效应,及应用,一、多普勒效应原理,,二、多普勒效应的应用,,1,,多普勒,奥地利物理学家，他于,1842,年第一次论证了相互转动的双星系统所发射的光的频率的微小变化，继而又讨论了声源与观察者之间相对运动时，观察者所接收的声波频率的变化C. Doppler,，,1803-1853,,2,,一、多普勒效应原理,1,、现象（,1842,年发现,）：当汽车或者火车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车或者火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）2,、,多普勒效应,：由于波源和观察者之间有,相对运动,，使观察者,感到频率变化,的现象，称为,多普勒效应3,,一、多普勒效应原理,几个重要概念,1,、波源的频率,（,v,）：单位时间内波源振动的次数 或发出的‘完整波’的个数单位：,赫兹，,Hz,2,、接收到的频率,（,v’,）：观察者在单位时间内接收到的‘完整波’的个数单位：,赫兹，,Hz,规定,:,v,o,表示,观察者,相对于媒质的运动速度v,s,表示,波源,相对于媒质的运动速度。

u,表示波的传播速度,,4,,发射频率,接收频率,,接收频率,——,单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数,.,人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？,讨论,只有波源与观察者相对静止时才相等,.,,5,,1,、 波源不动,，观察者相对介质以速度,,运动,观察者接收的频率,,观察者,向,波源运动,观察者,远离,波源,,6,,说明,1,在,观察者运动,的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于,观测到的波的传播速度发生改变,（波的波长不变）,,7,,2,、观察者不动，波源相对介质以速度 运动,,8,,A,波源,向,观察者运动,观察者接收的频率,,波源,远离,观察者,,9,,说明,2,在,波源运动,的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于,观测到的波长发生改变,（波的传播速度不变）,,10,,3,、波源与观察者同时相对介质运动,,若波源与观察者不沿二者连线运动,观察者,向,波源运动,+,，,远离,,.,波源,向,观察者运动,,，,远离,,+,,.,,11,,运动和频率的关系列表,波源的运动情况,观察者运动情况,频率的关系,,,波源静止,观察者静止,观察者接收频率,等于,波源的频率,波源静止,观察者,向,波源运动,,大于,,波源静止,观察者,远离,波源运动,,小于,,波源,向,观察者运动,观察者静止,,等于,,波源,远离,观察者运动,观察者静止,,小于,,,12,,总结,1,、在多普勒效应中，,波源的频率,是,不,改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者,感到,频率发生了,变化,。

2,、多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应13,,5,）,卫星跟踪系统等,.,1,）,交通上测量车速（雷达测速仪）；,2,）,医学上用于测量血流速度（多普勒检查）；,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；,二、多普勒效应的应用,,14,,应用之一（,雷达测速仪,）,交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是,红外线,），波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度15,,应用之二（多普勒天气雷达,—,尼克斯雷达）,尼克斯雷达是采用多普勒效应对风、雨、雪进行探测的一种新型雷达由于雨滴和雪花运动方式不同，雷达反射回来的波频率也不同根据雷达接收反射回来的无线电波的频率，就可以分析出风、雨、雪花的运动情况利用多普勒效应，就可以确定风暴是不是向这个方向刮来，并且能判定速度的大小16,,应用之三（多普勒,B,超或彩超仪）,多普勒,B,超或彩超仪,：对运动的脏器和血流进行检测的仪器原理,：应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为,频移,。

17,,应用之四（多普勒胎心仪）,多普勒胎心仪,主要是用来做胎心监护的电子仪器,,,多采用,超声,多普勒技术，其超声剂量要小胎心监护目的：监查胎儿胎动是否异常，根据胎心状况，做出相应的处理18,,应用之五（多普勒声纳）,舰艇、油轮、货船行驶在浩瀚无垠的大海上，如何准确的沿着既定的目标前进呢？,,多普勒声纳可以提供这种帮助多普勒声纳是根据多普勒效应研制的一种利用水下声波来测速和计程的精密仪器19,,应用之六（光谱线的红移,——,宇宙膨胀学说的理论基础）,1848,年，法国物理学家斐索指出，注意谱线的位置能够取得观测光的多普勒效应的最佳效果因此人们把光的多普勒效应称为多普勒,-,斐索效应20,,应用之七,有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢；,,有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去21,,课后练习,1,、关于多普勒效应，下列说法正确的是（）,,A .,多普勒效应是由于波的干涉引起的,,B.,多普勒效应说明波源的频率发生改变,,C.,多普勒效应是由于波源与观察者之间相对运动而产生的,,D.,只有声波才可以产生多谱勒效应,,答案：,C,,22,,课后练习,2,、当火车进站鸣笛时，我们可以听到的声调（）,,A.,变高,,B.,不变高,,C.,越来越低沉,,D.,不知声速和火车车速，不能判断,,答案：,A,,23,,课后练习,3,、以速度,v,s,=20,m/s,奔驰的火车，鸣笛声频率为,275Hz,，已知常温下空气中的声速,u,=340,m/s,。

1,）当火车驶来时，站在铁道旁的观察者听到的频率是多少？,,（,2,）当火车驶去时，站在铁道旁的观察者听到的频率是多少？,,24,,解：,（,1,）观察者不动，波源向观察者运动,（,2,）观察者不动，波源远离观察者,,25,,课后练习,4,、一个观察者在铁路附近，当火车驶近时，他听到的汽笛声频率,v,’,1,=440 Hz,，当火车驶远时，他听到的频率,v,’,2,=392 Hz,，在大气中声速,u,=340,m/s,，求火车的速度？,,,26,,解：设火车的速度为,v,s,由,可得,进一步可得,,27,,。