大學物理課件：11-9 多普勒效應

1、111-9 多普勒效應1. 機械波的多普勒效應多普勒效應由于波源或觀察者(或兩者)相對介質運動，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象(1) 波源不動，觀察者以速度vR相對于介質運動2SOuvR 單位時間內，位于觀察者左邊的波源發(fā)出的波向右傳播了距離u，同時觀察者向左移動了距離vR,這相當于波通過觀察者的距離為u+vR。 單位時間內，通過觀察者的完整波的個數(shù)(頻率)為： 若O背離S 運動,則以vR代替vR。3l OS 單位時間內通過觀察者O 的完整的波的個數(shù)(頻率)：當波源背離觀察者運動時, 以 代替 即可。 觀察者O 相對介質靜止，波源S 以速度vS相對介質運動，觀察者測得的波長: 。SuT

2、S 運動的前方波長縮短(2)觀察者不動，波源以速度vS相對于介質運動 4波源的運動使得波長變短： 觀察者的運動使得單位時間內波通過觀察者的總長度變?yōu)椋河懻摬ㄔ磁c觀察者相向運動的情形。當波源與觀察者背離而去時，上式的 和 分別用 和 代替。(3)觀察者與波源同時相對介質相向運動 則觀察者接收到的頻率：5 以u表示波在介質中的傳播速度，S為波源的頻率。若觀察者以速度vR，波源以速度vS相對于介質運動，且運動發(fā)生在二者的聯(lián)線上，則觀察者接收到的頻率R為： 當波源與觀察者相向運動時， vR和vS均取正值；背離而去時， vR和vS均取負值 如果波源和觀察者是沿著它們連線的垂直方向運動, 則S=R,即沒有

3、多普勒效應發(fā)生。如果波源和觀察者的運動是任意方向的, 那只要將速度在連線上的分量代入上式即可。62. 電磁波的多普勒效應 電磁波的傳播不依賴彈性介質，波源和觀測者之間的相對運動速度決定了接聽到的頻率。當波源和觀測者在同一直線上運動時，得到 v 波源和接收器之間相對運動的速度。 波源與觀測者相互接近時, v 取正值;反之,v 取負值。前者接收到的頻率比發(fā)射頻率高，稱為紫移；后者接收到的頻率比發(fā)射頻率低，稱為紅移。73. 沖擊波 當波源運動的速度vS 超過波速時,波源將位于波前的前方,前述的計算公式不再有意義。波源發(fā)出的波的各波前的切面形成一個圓錐面。錐形的頂角滿足：馬赫數(shù)8 例1: 一觀察者坐在

4、帶有喇叭的車上,喇叭連續(xù)發(fā)出頻率為300Hz的聲波。車以5.56 m/s的速度向著一面積很大的垂直墻面運動。假設墻面的聲能吸收系數(shù)很小。問: (1) 觀察者接受從墻面反射回來的聲波的頻率是多少? (2) 觀察者聽到的拍頻是多少?已知空氣聲速為340m/s。 解: (1) 墻面接收車上喇叭發(fā)出聲波的頻率為 觀察者接受從墻面反射回耒的聲波的頻率為 ( 2 ) 觀察者聽到的拍頻為9例2 車上一警笛發(fā)射頻率為1500Hz的聲波,該車以20m/s的速度向某方向運動，某人以5m/s的速度跟蹤其后，已知空氣聲速為330m/s。求該人聽到的警笛發(fā)聲頻率以及在警笛后方空氣中聲波的波長。解：由已知條件得：人聽到的頻率為：警笛后方的空氣不隨波前進，即有 ?？諝庵胁ㄩL：10 例3: 一列火車A以20 m/s 向前行駛, 若車A司機聽到自已的汽笛聲頻率=120 Hz ,另一列車B以25 m/s 行駛。問: ( 1 ) 當A、B相向而行, B聽到的頻率? ( 2 ) 若此時恰有風以15 m/s 速度沿車A吹向車B, B聽到的頻率