第2章多普勒效应精.ppt

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1、第2章多普勒效应1第1页，本讲稿共22页即弦线上另一简谐波的表达式为：即弦线上另一简谐波的表达式为：2第2页，本讲稿共22页pox疏疏密密例例2.7 一一平平面面简简谐谐波波沿沿x轴轴正正向向传播，波动方程为传播，波动方程为在在x=3/4处处有有反反射射面面如如图图，则则考考虑虑半半波波损损失失时时，求求反射波的波动方程。反射波的波动方程。解解 先求入射波在先求入射波在p点的振动点的振动方程方程:3第3页，本讲稿共22页xp=3/4再求再求反射波在反射波在p点的振动方程点的振动方程由题，在由题，在p点反射波与入射波相位相差点反射波与入射波相位相差，故，故反射波反射波 任一点任一点x比比p点点

2、振动相位落后振动相位落后 则则4第4页，本讲稿共22页 7 多普勒效应多普勒效应 一、关于一、关于二、机械波的多普勒效应二、机械波的多普勒效应三、需要说明的问题三、需要说明的问题5第5页，本讲稿共22页 多普勒效应多普勒效应:由于波源、探测器的相对运动而引起由于波源、探测器的相对运动而引起 探测的探测的频率频率与与波源发射的波源发射的频率频率不等的现象不等的现象一、关于一、关于波速波速 与介质和波的类型有关与介质和波的类型有关 而与波源无关而与波源无关波一旦从振源发出就忘记了自己的来源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而以介质给定的特定速度在介质中传播或换言

3、之：或换言之：6第6页，本讲稿共22页波的频率波的频率 单位时间内通过单位时间内通过某点某点完整波的数目完整波的数目 即即介质中某点单位时间内振动的次数介质中某点单位时间内振动的次数波长波长 一个完整波在介质中沿波一个完整波在介质中沿波 线展开的长度线展开的长度是介质中某点三量的关系是介质中某点三量的关系结论：结论：关系式关系式7第7页，本讲稿共22页三种频率：三种频率：振源振动的频率振源振动的频率介质中某点振动的频率介质中某点振动的频率探测器探测的频率探测器探测的频率振源、探测器的相对运动状态振源、探测器的相对运动状态直接影响人们探测到的频率直接影响人们探测到的频率（波的频率）（波的频率）8

4、第8页，本讲稿共22页二、机械波的多普勒效应二、机械波的多普勒效应在在本问题本问题中中以介质作参考系以介质作参考系先讨论先讨论波源、探测器的波源、探测器的运动运动发生发生在两者的在两者的连线连线连线连线上上振源相对介质的速度振源相对介质的速度探测器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波在介质中的传播速度解决解决由于由于 S、R 的相对的相对运动运动注意：注意：与与的关系的关系9第9页，本讲稿共22页第一种情况：第一种情况：以前的讨论以前的讨论均属此种情况均属此种情况波源和探测器相对波源和探测器相对介质均不动介质均不动方向沿两者连线方向沿两者连线10第10页，本讲稿共22页R

5、迎着源迎着源S第二种情况：第二种情况：由由由由在介质中波长为在介质中波长为且探测器迎着波源而动且探测器迎着波源而动 则在单位时间内则在单位时间内 探探测器接收到完整波的个数会增加测器接收到完整波的个数会增加11第11页，本讲稿共22页则则R 远离远离 SR 迎着源迎着源S探测器单位时间内接受到的完整波的个数探测器单位时间内接受到的完整波的个数增加了增加了结果结果频率频率频率频率R动动12第12页，本讲稿共22页R 迎着源迎着源 SR 远离源远离源 S由于波源不动由于波源不动所以介质中的波长不变所以介质中的波长不变相当于改变了波的传播速度相当于改变了波的传播速度归纳：归纳：13第13页，本讲稿共

6、22页S 迎着迎着 RS 静止静止第三种情况：第三种情况：由由源动源动14第14页，本讲稿共22页S S 静止静止介质中波长变为介质中波长变为频率频率S 远离远离 R频率频率15第15页，本讲稿共22页S 迎着迎着 RS 远离远离 R归纳归纳：波长发生了变化波长发生了变化迎迎离离16第16页，本讲稿共22页水波的多普勒效应（波源向左运动）水波的多普勒效应（波源向左运动）17第17页，本讲稿共22页相向相向远离远离第四种情况：第四种情况：相当于波速增加相当于波速增加波长变短波长变短相当于波速减少相当于波速减少波长变长波长变长18第18页，本讲稿共22页三、需要说明的问题三、需要说明的问题1.R、

7、S 运动任意方向运动任意方向如果垂直连线运动如果垂直连线运动则则有相向分量有相向分量有远离分量有远离分量机械波：机械波：只有纵向效应只有纵向效应19第19页，本讲稿共22页 2.光波（光波（电磁波）电磁波）的多普勒效应的多普勒效应 特点：特点：1）由光速不变原理由光速不变原理 只存在源与探测器之只存在源与探测器之 间的间的相对相对速度速度 v当当源源和和探探测测器器沿沿二者连线运动时：二者连线运动时：2)纵、横向效应均有纵、横向效应均有 3.应用应用 1）测量天体相对地球的视线速度测量天体相对地球的视线速度 远处星体发光有红移现象远处星体发光有红移现象-宇宙大爆炸宇宙大爆炸 由由红移红移可得恒

8、星的可得恒星的退行退行速度速度接近接近 v取正值取正值远离远离 v取负值取负值20第20页，本讲稿共22页2）光谱线的多普勒增宽光谱线的多普勒增宽 发光原子的热运动引起发光原子的热运动引起 所以所以实际光源发光实际光源发光（复色光）（复色光）不可能不可能是单一频率的（是单一频率的（单色光单色光）3）技术上，测量运动物体的视线速度技术上，测量运动物体的视线速度 如飞机接近雷达的速度如飞机接近雷达的速度 汽车的行驶速度汽车的行驶速度 人造卫星的跟踪人造卫星的跟踪 流体的流速流体的流速4）医学上医学上“超超”利用超声波的多普勒效应体检利用超声波的多普勒效应体检超声波超声波 20000Hz的声波的声波了解其应用了解其应用21第21页，本讲稿共22页警察用多普勒测速仪测速警察用多普勒测速仪测速超声多普勒效应测血流速超声多普勒效应测血流速22第22页，本讲稿共22页