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1、 7 多普勒效应 一、关于 二、机械波的多普勒效应 三、需要说明的问题 1 多普勒效应 由于波源、探测器的相对运动而引起探 测的频率与波源发射的频率不等的现象 2 一、关于 波速 与介质和波的类型有关 而与波源无关 波一旦从振源发出就忘记了自己 的来源 而以介质给定的特定速度在介质 中传播 或换言之： 3 波的频率 介质中某点单位时间内振 动的次数 波长 一个完整波在介质中沿波 线展开的长度 是介质中某点三量的关系 结论： 关系式 4 三种频率： 振源振动的频率 介质中某点振动的频率 探测器探测的频率 振源、探测器的相对运动状态 直接影响人们探测到的频率 （波的频率 ） 5 二、机械波的多普勒
2、效应 在本问题中以介质作参考系 先讨论 波源、探测器的运动发生在两者的连线上 振源相对介质的速度 探测器相对介质的速度 波在介质中的传播速度 解决由于 S、R 的相对运动 注意： 与的关系 6 第一种情况 ： 以前的讨论 均属此种情况 源和探测器相对 介质均不动 方向沿两者连线 7 R 迎着源S 第二种情况： 由 由 在介质中波长为 且探测器迎着波源而动 则在单位时间内 探测器接收到完整波的个数会增加 8 则 R 远离 S R 迎着源S 探测器单位时间内接受到的完整波的个数 增加了 结果频率 频率 9 R 迎着源 S R 远离源 S 由于波源不动 所以介质中的波长不变 相当于改变了波的传播速度
3、 归纳 ： 10 S 迎着 R S 静止 第三种情况： 由 11 S 静止 介质中波长变为 频率 S 远离 R 频率12 S 迎着 R S 远离 R 归纳： 波长发生了变化 迎 离 13 水波的多普勒效应（波源向左运动） 14 相向 远离 第四种情况： 相当于波速增加 波长变短 相当于波速减少 波长变长 15 三、需要说明的问题 1. R、S 运动任意 如果垂直连线运动 则 有相向分量 有远离分量 机械波： 只有纵向效应 16 2.激波 ut 时， 后发出的波面将超越先发出的波面 形成锥形波阵面 冲击波（船舷波） S 17 冲击波带 马赫数 对超音速飞机的最小 飞行高度要有一定限制 马赫锥 形
4、成的锥叫马赫锥 ut S 18 超音速的子弹 在空气中形成 的激波 （马赫数为2 ） 19 作起始脉冲和截止脉冲 高能带电粒子在介质中的速度超过光在介质中 的速度时 将发生锥形的电磁波切连柯夫辐射 可用来探测高能带电粒子 脉冲重叠 也可用来 不易引起 电磁激波 切连柯夫辐射 (Cherenkov radiation)： 它发光持续时间短（数量级10 -10s） 20 3.光波的多普勒效应 特点： 1）由光速不变原理只存在源与探测器之间的 相对速度 V 2 ) 既有纵向效应又有横向效应 4.应用 1）测量天体相对地球的视线速度 远处星体发光有红移现象- 宇宙大爆炸 由红移可得恒星的退行速度 21 2）光谱线的多普勒增宽 发光原子的热运动引起 所以实际光源发光 （复色光） 不可能是单一频率（单色光）的 3）技术上，测量运动物体的视线速度 如飞机接近雷达的速度 汽车的行驶速度 人造卫星的跟踪 流体的流速 4）医学上“超” 利用超声波的多普勒效应体检 22 警察用多普勒测速仪测速 超声多普勒效应测血流速 23 超声波 胎儿的超声波影象（假彩色） 20000Hz的声波 了解其应用 第2章结束 24