3、多普勒效应.ppt

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1、第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 发射频率发射频率接收频率接收频率人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？接收频率接收频率单位时间内观测者接收到的振动次数单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数或完整波数.讨论讨论只有波源与观察者相对静止时才相等只有波源与观察者相对静止时才相等.第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 一一 波源不动，观察者相对介质以速度波源不动，观察者相对介质以速度 运动运动观察观察者接者接收的收的频率频率 观察者观察者向向波源运动波源运动观察者观察者远离远离波源运动波源运动第八章第八章 机械波机

2、械波8 7 多普勒效应多普勒效应 二二 观察者不动，波源相对介质以速度观察者不动，波源相对介质以速度 运动运动第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 水波的多普勒效应（波源向右运动）水波的多普勒效应（波源向右运动）第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 A波源波源向向观察者运动观察者运动观察观察者接者接收的收的频率频率 波源波源远离远离观察者观察者第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 三三 波源与观察者同时相对介质运动波源与观察者同时相对介质运动观察者观察者向向波源运动波源运动+，远离远离 .波源波源向向观察者运动观察者运动 ，远离远离+.波源

3、的运动使得波长波源的运动使得波长变短变短：观察者的运动使得单位时间内通过观察者的观察者的运动使得单位时间内通过观察者的总长度总长度变为：变为：讨论波源与观察者讨论波源与观察者相向相向运动的情形运动的情形第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 电磁波的多普勒效应电磁波的多普勒效应 电磁波不同于机械波，不需要介质。可以证明，只是光源和电磁波不同于机械波，不需要介质。可以证明，只是光源和观察者的观察者的相对速度相对速度 决定接收的频率。由相对论可导出：决定接收的频率。由相对论可导出：当光源和观察者的相对运动发生在二者连线上当光源和观察者的相对运动发生在二者连线上时时,二者互相接近：二

4、者互相接近：二者互相远离：二者互相远离：多普勒红移（多普勒红移（“大爆炸大爆炸”宇宙论）宇宙论）当当波波源源远远离离接接受受器器时时，频频率率变变小小，波波长长变变长长，这这种现象叫做种现象叫做”红移红移“，即移向光谱中红色的一端。，即移向光谱中红色的一端。第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 1）交通上测量车速；交通上测量车速；2）医学上用于测量血流速度；医学上用于测量血流速度；3）天文学家利用电磁波红移说明天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；大爆炸理论；5）卫星跟踪系统等卫星跟踪系统等.4）用于贵重物品、机密室用于

5、贵重物品、机密室的防盗系统；的防盗系统；多普勒效应的应用多普勒效应的应用警警察察用用多多普普勒勒测测速速仪仪测测速速超声多普勒效应测血流速超声多普勒效应测血流速第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 当当 时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成波的能量高度集中形成冲击波冲击波或或激波激波，如核爆炸、超，如核爆炸、超音速飞行等音速飞行等.对超音速飞机的最小飞行高度要有一定限制。对超音速飞机的最小飞行高度要有一定限制。第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 马赫数马赫数（Mach number）超音速的子弹在空气中超

6、音速的子弹在空气中形成的激波形成的激波（马赫数为（马赫数为2）第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 1）解解 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为50Hz，A 静止，静止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动.在两个汽笛之间有一观察者在两个汽笛之间有一观察者O，以以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动.已知空气中的声速为已知空气中的声速为330m/s，求：求：AOB1）观察者听到来自观察者听到来自A 的频率的频率2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频第八章第八章 机械波机械波8 7 多普

7、勒效应多普勒效应 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为50Hz，A 静止，静止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动.在两个汽笛之间有一观察者在两个汽笛之间有一观察者O，以以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动.已知空气中的声速为已知空气中的声速为330m/s，求：求：AOB1）观察者听到来自观察者听到来自A 的频率的频率2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频2）解解第八章第八章 机械波机械波8 7 多普勒效应多普勒效应 例例2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率

8、为利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为 .已知空气中的声速为已知空气中的声速为 ，求求车速车速.解解 1）车为接收器车为接收器2）车为波源车为波源车速车速机械波小结机械波小结一、平面简谐波波函数的建立一、平面简谐波波函数的建立 已知原点已知原点O的的振动方程振动方程yxxP PO O 1、时间推迟方法、时间推迟方法2、相位落后方法、相位落后方法yxO OxP P 二、波的能量二、波的能量波的能流密度或波的强度波的能流密度或波的强度 A已知已知A点点的的振动方程振动方程（A点的坐标为点的坐标为x1）x11、时间推迟方法、时间推迟方法2、相位落后方法、相位落后方法三、波的干涉三、波的干涉相干条件：相干条件：频率相同、振动方向相同、频率相同、振动方向相同、相位差恒定。相位差恒定。P