多普勒效应-惠更斯原理课件.ppt

点击下图观看视频，留意听到的汽车声调的变化一、多普勒效应一、多普勒效应现象：当汽车向你驶来时，感觉音调现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）高；频率低音调低）多多普普勒勒效效应应：由由于于波波源源和和观观察察者者之之间间有有相相对对运运动动，使使观观察察者者感感到到频频率率变变化化的现象叫做的现象叫做多普勒效应多普勒效应奥地利物理学家多普勒奥地利物理学家多普勒（18031853）二、多普勒效应的成因二、多普勒效应的成因 单位时间内观单位时间内观察者数得的人数察者数得的人数与实际通过的人与实际通过的人数相同。数相同。单位时间内单位时间内观察者数得的观察者数得的人数变多人数变多。单位时间内单位时间内观察者数得的观察者数得的人数变少。人数变少。练习声源完成一次全振动，向外发出一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，因此完成的全振动的次数，因此波源的波源的频率频率等于单位时间内波源发出的完等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而全波的个数，而观察者听到的声音观察者听到的声音的音调的音调，是由，是由观察者接收到的频率观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数即单位时间接收到的完全波的个数决定的决定的1 1、当波源和观察者相对介质都静、当波源和观察者相对介质都静止不动即二者没有相对运动时止不动即二者没有相对运动时单单位位时时间间内内波波源源发发出出几几个个完完全全波波，观观察察者者在在单单位位时时间间内内就就接接收收到到几几个个完完全全波波观观察察者者接接收收到到的的频频率率等等于于波波源源的的频率频率2 2、波源相对介质不动、波源相对介质不动,观察者朝波源运观察者朝波源运动时（或观察者不动动时（或观察者不动,波源朝观察者运动波源朝观察者运动时）时）观察者在单位观察者在单位时间内接收到时间内接收到的完全波的个的完全波的个数增多，即接数增多，即接收到的频率增收到的频率增大大 3 3、波源相对介质不动，观察者远离、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）离观察者运动时）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 总总之之：当当波波源源与与观观察察者者有有相相对对运运动动时时，如如果果二二者者相相互互接接近近，观观察察者者接接收收到到的的频频率率增增大大；如如果果二二者者远远离离，观观察察者者接接收收到到的的频频率率减减小小注意：注意：1.1.在在多多普普勒勒效效应应中中，波波源源的的频频率率是是不不改改变变的的，只只是是由由于于波波源源和和观观察察者者之之间间有有相相对对运运动动，观观察察者者感感到到频率发生了变化频率发生了变化2.2.多多普普勒勒效效应应是是波波动动过过程程共共有有的的特特征征，不不仅仅机机械械波波，电电磁磁波波和和光光波波也会发生多普勒效应也会发生多普勒效应 三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用1.1.有有经经验验的的铁铁路路工工人人可可以以从从火火车车的的汽汽笛笛声声判判断断火车的运动方向和快慢火车的运动方向和快慢.2.2.有有经经验验的的战战士士可可以以从从炮炮弹弹飞飞行行时时的的尖尖叫叫声声判判断飞行的炮弹是接近还是远去断飞行的炮弹是接近还是远去.3.3.交交通通警警察察向向行行进进中中的的汽汽车车发发射射一一个个已已知知频频率率的的电电磁磁波波，波波被被运运动动的的汽汽车车反反射射回回来来时时，接接收收到到的的频频率率发发生生变变化化，由由此此可可指指示示汽汽车车的的速速度度.4.4.由由地地球球上上接接收收到到遥遥远远天天体体发发出出的的光光波波的的频频率率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度可以判断遥远天体相对于地球的运动速度.多普勒效应的应用多普勒效应的应用多多普普勒勒天天气气雷雷达达 多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪 多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪1.波波面面:在在波波的的传传播播过过程程中中，任任一一时时刻刻介介质质中中任任何何振振动动状状态态相相同同的的点点联联结结成成的的面叫做波阵面或波面面叫做波阵面或波面说明：说明：波面为球面的波叫球面波，波面为球面的波叫球面波，波面为平面的波叫平面波波面为平面的波叫平面波一、波面和波线一、波面和波线2波波线线：沿沿波波的的传传播播方方向向作作一一些些带带箭箭头头的的线，叫做波线线，叫做波线(1)波线的指向表示波的传播方向波线的指向表示波的传播方向(2)在在各各向向同同性性的的均均匀匀介介质质中中，波波线线恒恒定定与与波面垂直波面垂直(3)球球面面波波的的波波线线是是沿沿半半径径方方向向的的直直线线，平平面波的波线是垂直于波面的平行直线面波的波线是垂直于波面的平行直线二、惠更斯原理内容二、惠更斯原理内容 1 1、介质中任一波面上的各点、介质中任一波面上的各点,都是发都是发射子波的射子波的新波源新波源,其后任意时刻，这些其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波面。子波的包络面就是新的波面。2 2、应用：、应用：（1 1）根据惠更斯原理，只要知道某一）根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波面、波速，就可以确定下一时刻的波面、波速，就可以确定下一时刻的波面。时刻的波面。（2 2）解释衍射现象）解释衍射现象 用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面tu.t 时刻的波面时刻的波面t+t时刻的波面时刻的波面子波波源子波波源tu用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面 1.1.波遇到障碍物会返回来继续波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射传播，这种现象叫做波的反射 2.2.反射规律反射规律（1 1）反射波与入射波的）反射波与入射波的 T T（f f）v v、都一样。都一样。（2 2）入射线、法线、反射线在入射线、法线、反射线在同一平面同一平面内，入内，入射线与反射线分居射线与反射线分居法线两侧法线两侧，反射角，反射角等于等于入射入射角。角。（3 3）波遇到两种介质界面时，总存在反射）波遇到两种介质界面时，总存在反射 三、波的反射三、波的反射1.波的折射：波从一种介质进入波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射改变的现象叫做波的折射2.2.折射规律折射规律（1 1）折射波与入射波的）折射波与入射波的T T（f f）一样）一样,v,v、不同不同（2 2）入射线、法线、折射线在）入射线、法线、折射线在同一平面同一平面内内,入射线入射线与折射线与折射线分居法线两侧分居法线两侧入射角的正弦跟折射角的入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比种介质中的速度之比 四、波的折射波的折射当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线.当当垂垂直直界界面面入入射射时时，传传播播方方向向不不改改变变，属属折折射射中的特例中的特例波波发发生生折折射射的的原原因因：是是波波在在不不同同介介质质中中的的速速度度不同不同