106多普勒效应

第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版1发射频率接收频率人耳听到的声音的频率与声源的频率一定相同吗？?讨论第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版2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.波源的频率v——波源在单位时间的振动次数或完整波数.波的频率——介质内的质点在单位时间内的振动次数或完整波数.'bbub第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版3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.发射频率接收频率?第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版4一波源不动,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5观察者接收的频率观察者向波源运动观察者远离波源运动uu'0vbld波数b0ddtutvbu'0vuu0vvuvubb波源不动，v波源介质b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.第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版6二观察者不动,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7bAs'sTsvuTuuTTbs'vsvvuuTuTs'1'uTvT1第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版8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9三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观察者动uu0'vs'vuu波源动第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版10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11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.usvtsv1P2Put此时多普勒效应失去意义。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版12冲击波，通常指核爆炸时，爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。当位于S点的波源以超波速的速度Vs向前运动时，任意时刻波源本身将超过它此前发出的波前。波源（物体）本身的运动会产生另一种波。这种波是一种以物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的速度Vs小，所以就会形成以波源为顶点的V字形波，这种波就叫冲击波。在自然界，所有的爆发情况都伴有冲击波。tsv1P2Put第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版13原子弹爆炸形成的蘑菇云也是一种激波第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版14当飞机的速度超过330米/秒，在大气层中产生冲击波，并产生一个声“爆炸”。人会感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为声爆或音爆(SonicBoom)。当船速超过水面时，在船后就激起以船为顶端的V形波，这种波称为舷波或艏波。“艏”字在汉语里代表船的前部。水波的多普勒效应第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版15切连科夫辐射：高速荷电粒子在介质中穿行时，如果粒子速度大于介质中的光速（小于真空中的光速）,就会产生一种特殊辐射,是以短波长为主的电磁辐射，其特征是蓝色辉光。它具有明显的方向性和强偏振等特点。这是一种电磁辐射。它所辐射的电磁波将集中在粒子后方一个圆锥形区域中。粒子正好位于圆锥的顶点。1934年，苏联物理学家切连科夫首先在液体介质中发现这种辐射，因而得名。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版16一座TRIGA反应堆核心中发出淡淡的切连科夫辐射辉光第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版17超音速飞机，地球磁层前的艏波，切连科夫辐射都是舷波的实例。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版18(1)交通上测量车速：雷达测速计；多普勒效应的应用测速雷达主要利用了多普勒效应（DopplerEffect）原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。现已经广泛用于警察超速测试等行业。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版19金雕雷达第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版20多普勒雷达第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版21(2)医学上用于测量血流速度：激光多普勒测速仪、多普勒彩超诊断系统；第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版22激光多普勒测速仪第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版23电磁波多普勒效应具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应.法国物理学家斐索（1819~1896年）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化.如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。(3)天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版241929年,美国天文学家哈勃由天文观测发现,河外星系的光谱都有不同程度的红移,且星系离我们越远,红移量就越大.根据电磁波的多普勒效应,这说明星系正在飞快地离开我们,整个宇宙处于不断膨胀中.如果按照这种膨胀速度逆着时间追寻宇宙的历史,在大约二百亿年前,这些星系的物质就彼此靠得很近,处于超密度、超高温的状态,是一次大爆炸使它们飞速分离并膨胀至今.可见,大爆炸宇宙学理论的建立与电磁波的多普勒效应是分不开的。第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版25(4)用于贵重物品、机密室的防盗系统：多普勒防盗报警器、多普勒感应门……(5)卫星跟踪系统等.第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版26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27s0'vvuu(1)已知Hz5.45450033030330'解-1sBsA-1sm60,0,sm330vvuAOBOvsBv(1)观察者听到来自A的频率；10sm30观察者向波源运动+，远离-0v第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版28Hz5.4615006033030330(3)观察者听到的拍频Hz7(2)观察者听到来自B的频率AOBOvsBv波源向观察者运动-，远离+观察者向波源运动+，远离-s0'vvuuHz5.454'(1)观察者听到来自A的频率；0vsv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版29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30解(1)车接收：uu0'v车速10hkm8.56uv(2)车为波源，接收器接收：'svuu0vvuu00v波源向观察者运动-，远离+观察者向波源运动+，远离-s0'vvuu观察者接收0vsv'0vuuvuuuu00v例3利用多普勒效应测飞行的高度.飞机在上空以速度沿水平直线飞行,发出频率为的声波.当飞机越过静止于地面的观察者上空时，观察者在4s内测出的频率由降为.已知声波在空气中的速度为.试求飞机的飞行高度h.1ssm200vHz00020Hz40021Hz600121sm330uhABsv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版32解如图，飞机在4s内经过的距离为ABcossvvACcossvvBC1ssm200vHz00020Hz40021Hz600121sm330u已知求h)cot(cotshtABvhABsv第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版330s0AC1cosvvuuuu0s0BC2cosvvuuuuhABsv波源向观察者运动-，远离+观察者向波源运动+，远离-0vsvs0'vvuu第十章波动10-6多普勒效应物理学第五版34275.0coss101u413.0coss220um1008.1cos1coscos1coscotcot322sstth1ssm200vHz00020Hz40021Hz600121sm330u已知求h0s1cosvuu0s2cosvuu)cot(cotshtABv第十章波动物理学第五版3510-2平面简谐波的波函数10-3波的能量能流密度10-4惠更斯原理波的衍射和干涉本章目录选择进入下一节：10-5驻波10-6多普勒效应10-7平面电磁波