多普勒效应

第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版1球面波平面波介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前.惠更斯原理O1R2Rtu第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版2波的衍射水波的衍射波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播.波的衍射第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版3频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.波的干涉第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版4cos2212221AAAAA合振幅最大当...3,2,1,0π2kk时21maxAAA合振幅最小21minAAA当π12k位相差决定了合振幅的大小.干涉的位相差条件讨论第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版5将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则有当时（半波长偶数倍）合振幅最大krr2121maxAAA当时（半波长奇数倍）合振幅最小2)12(21krr21minAAA干涉的波程差条件第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版6驻波的形成驻波是两列振幅、频率和传播速率都相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的。第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版7第十章波动10-4惠更斯原理波的衍射和干涉物理学第五版8当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成波节.入射波与反射波在此处的相位时时相反,即反射波在分界处产生的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失.π相位跃变（半波损失）第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版910-6多普勒效应第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版10发射频率s接收频率人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？s?讨论第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版11我们在日常生活中发现：当高速行驶的列车鸣笛而来的时候，人们会听见汽笛的音调变高，即频率变大；反之，当火车鸣笛离去时，人们听到的音调变低，即频率变小。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版12如果波源或观察者或两者都相对于介质运动，那么观察者接收到的频率与波源发出的频率就不相同了，多普勒在1842年对这种现象提出了物理学上的解释，因而被称为多普勒效应。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版13一波源不动,观察者相对介质以运动0v第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版14接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数.只有波源与观察者相对静止时才相等.发射频率s接收频率s?第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版15接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数.0'=/'=/udtvdtudtdtdt设波源频率为，接收频率为，则，0'uvvu第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版16观察者接收的频率uu0'v观察者向波源运动观察者远离波源运动uu0'v第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版17二观察者不动,波源相对介质以运动sv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版18bAs'sTsvuTsbss()()uTuTvvv'buuuvs第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版19s'vuu波源向观察者运动观察者接收的频率波源远离观察者运动s'vuubAs'sTsv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版20三波源与观察者同时相对介质运动),(0svvs0'vvuu0v观察者向波源运动+远离-波源向观察者运动-远离+sv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版21若波源与观察者不沿二者连线运动ovsvo'vs'vs0'''vvuu第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版22当时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成冲击波或激波，如核爆炸、超音速飞行等.这种现象称为声爆或声震。usvtsv1P2Put第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版23(5)卫星跟踪系统等.(1)交通上测量车速；(2)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大爆炸理论；(4)用于贵重物品、机密室的防盗系统；多普勒效应的应用第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版24例1A、B为两个汽笛，其频率皆为500Hz，A静止，B以的速率向右运动.在两个汽笛之间有一观察者O，以的速度也向右运动.已知空气中的声速为,求：(1)观察者听到来自A的频率；(2)观察者听到来自B的频率；(3)观察者听到的拍频.AOBOvsBv1sm601sm301sm330第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版25s0'vvuu(1)已知Hz5.45450033030330'解-1sBsA-1sm60,0,sm330vvuAOBOvsBv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版26Hz5.4615006033030330(3)观察者听到的拍频Hz7(2)观察者听到来自B的频率AOBOvsBv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版27例2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，求车速.kHz100kHz1101sm330u0v第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版28解(1)车为接收器uu0'v车速1s0hkm8.56uvv(2)车为波源'svuus0vvuu0v第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版292第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版30第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版31第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版32