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教招物理知识点:多普勒效应

发布时间: 2017-06-17 09:51:51

修改时间: 2017-06-17 09:53:08

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生活中有这样一个有趣的现象:当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音越来越高;而车离去的时候声音越来越低。你可能没有意识到,这个现象和医院使用的彩超同属于一个原理,那就是“多普勒效应”。接下来就跟福建教师招考网小编一起学习多普勒效应吧~

一、原理

多普勒效应指出,波在波源移向观察者接近时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。但是由于缺少实验设备,多普勒当时没有用实验验证,几年后有人请一队小号手在平板车上演奏,再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化,以验证该效应。

假设原有波源的波长为λ, 波速为c,观察者移动速度为v:当观察者走近波源时观察到的波源频率为(c+v)/λ,反之则观察到的波源频率为(c-v)/λ。

一个常被使用的例子是火车的汽笛声,当火车接近观察者时,如果观察者远离波源,其汽鸣声会比平常更刺耳。你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声。

二、产生原因

声源完成一次 全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间内完成的全振动的次数,因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数,而观察者听到的声音的音调,是由观察者接受到的频率,即单位时间接收到的完全波的个数决定的。当波源和观察者有 相对运动时,观察者接收到的频率会改变.在单位时间内,观察者接收到的完全波的个数增多,即接收到的频率增大.同样的道理,当观察者远离波源,观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少,即接收到的频率减小。

三、适用

多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括电磁波。科学家 爱德文·哈勃(Edwin Hubble)使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远离 银河系的天体发射的光线频率变低,即移向 光谱的红端,称为 红移,天体离开银河系的速度越快红移越大,这说明这些天体在远离银河系。反之,如果天体正移向银河系,则光线会发生 蓝移。 

在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,远离基站时,频率变低,所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。当然,由于日常生活中,我们移动速度的局限,不可能会带来十分大的频率偏移,但是这不可否认地会给移动通信带来影响,为了避免这种影响造成我们通信中的问题,我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。 

最后,福建教师招考网小编想说:物理充满奥妙,多普勒效应的发现虽然不像苹果砸到牛顿头上,激发“万有引力”的灵感那么神奇,但是多普勒效应也是一个偶然的发现。


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