1、第二章第二章 機機 械械 波波五、多普勒效應五、多普勒效應廣東省翁源第一高級中學廣東省翁源第一高級中學物理組：趙書華物理組：趙書華 點擊下圖觀看視頻，留意聽到的汽車聲調的變化點擊下圖觀看視頻，留意聽到的汽車聲調的變化一、多普勒效應一、多普勒效應 現象：當汽車向你駛來時，感覺音調變現象：當汽車向你駛來時，感覺音調變高；當汽車離你遠去時，感覺音調變低高；當汽車離你遠去時，感覺音調變低（音調由頻率決定，頻率高音調高；頻（音調由頻率決定，頻率高音調高；頻率低音調低）率低音調低） 多普勒效應：多普勒效應：由于波源和觀察者之間有由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現相對運動，使觀察者感到

2、頻率變化的現象叫做象叫做多普勒效應多普勒效應二、多普勒效應的成因 聲源完成一次全振動，向外發出一個聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，頻率表示單位時間內完成波長的波，頻率表示單位時間內完成的全振動的次數，因此波源的頻率等的全振動的次數，因此波源的頻率等于單位時間內波源發出的完全波的個于單位時間內波源發出的完全波的個數，而觀察者聽到的聲音的音調，是數，而觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間由觀察者接收到的頻率，即單位時間接收到的完全波的個數決定的接收到的完全波的個數決定的1、當波源和觀察者相對介質都靜止不動即二者沒有相對運動時 單位時間內波單位時間內波源發出幾個完源發

3、出幾個完全波，觀察者全波，觀察者在單位時間內在單位時間內就接收到幾個就接收到幾個完全波觀察完全波觀察者接收到的頻者接收到的頻率等于波源的率等于波源的頻率頻率設波源頻率為設波源頻率為f,波在介質中速度為波在介質中速度為v,觀察觀察者接收到的頻率為者接收到的頻率為f. 當波源和觀察者均相當波源和觀察者均相對于介質靜止時對于介質靜止時,單位單位時間內觀察者接收到時間內觀察者接收到的完整波的個數等于的完整波的個數等于波源發出的完整波的波源發出的完整波的個數個數,即接收頻率等于即接收頻率等于波源頻率波源頻率,有有fVTVVf2 2、波源相對介質不動，觀察者朝波源運動時、波源相對介質不動，觀察者朝波源運動

4、時 觀察者在單觀察者在單位時間內接位時間內接收到的完全收到的完全波的個數增波的個數增多，即接收多，即接收到的頻率增到的頻率增大大 當波源相對于介質靜止時當波源相對于介質靜止時,觀察者向著波源以速觀察者向著波源以速度度V運動時運動時,相當于波的波速增大相當于波的波速增大,而波長不變而波長不變,故故單位時間內觀察者接收到的完整波的個數多于單位時間內觀察者接收到的完整波的個數多于波源發出的完整波的個數波源發出的完整波的個數,即接收頻率大于波源即接收頻率大于波源頻率頻率,有有fVvVVTvVVf當觀察者以速度當觀察者以速度v離離開波源運動時開波源運動時,接收接收頻率跟波源頻率有什頻率跟波源頻率有什么關

5、系么關系?3 3、觀察者不動，波源向著觀察者運動時）、觀察者不動，波源向著觀察者運動時） 觀察者在單位觀察者在單位時間內接收到時間內接收到的完全波的個的完全波的個數增加，即接數增加，即接收到的頻率增收到的頻率增大大 當觀察者相對于介質靜止時當觀察者相對于介質靜止時, 波源向著觀察者波源向著觀察者以速度以速度u運動時運動時,相當于波長減小相當于波長減小,而波速不變而波速不變,故單位時間內觀察者接收到的完整波的個數多故單位時間內觀察者接收到的完整波的個數多于波源發出的完整波的個數于波源發出的完整波的個數,即接收頻率大于即接收頻率大于波源頻率波源頻率,有有fuVVuTVTVVf推導波源與觀察者同推導

6、波源與觀察者同時相對介質運動時時相對介質運動時,接收頻率與波源頻率接收頻率與波源頻率之間關系之間關系fuVvVuTVTvVVffuVvVuTVTvVVf:反向運動相向運動 總之：當波源與觀總之：當波源與觀察者有相對運動時，察者有相對運動時，如果二者相互接近，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻觀察者接收到的頻率增大；如果二者率增大；如果二者遠離，觀察者接收遠離，觀察者接收到的頻率減小到的頻率減小注意：注意：1.在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發生了變化察者感到頻率發

7、生了變化2.多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發生多普勒效應械波，電磁波和光波也會發生多普勒效應 多普勒效應是指由于波源和觀察者之間有相對多普勒效應是指由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發生變化的現象，它運動，使觀察者感到頻率發生變化的現象，它是奧地利物理學家多普勒在是奧地利物理學家多普勒在1842年發現的年發現的 三、多普勒效應的應用1.1. 有經驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷有經驗的鐵路工人可以從火車的汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢火車的運動方向和快慢. .2.2. 有經驗的戰士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判有經

8、驗的戰士可以從炮彈飛行時的尖叫聲判斷飛行的炮彈是接近還是遠去斷飛行的炮彈是接近還是遠去. .3.3. 交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來時，接的電磁波，波被運動的汽車反射回來時，接收到的頻率發生變化，由此可指示汽車的速收到的頻率發生變化，由此可指示汽車的速度度. .4.4. 由地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率由地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度可以判斷遙遠天體相對于地球的運動速度. .【1】關于多普勒效應下列說法中正確的是】關于多普勒效應下列說法中正確的是 A、只有聲波才有多普勒

9、效應、只有聲波才有多普勒效應 B、光波也有多普勒效應、光波也有多普勒效應 C、只有機械波才有多普勒效應、只有機械波才有多普勒效應 D、電磁波不能發生多普勒效應、電磁波不能發生多普勒效應B【2】下面哪些應用是利用了多普勒效應？】下面哪些應用是利用了多普勒效應？ A、利用地球上接收到遙遠天體發出的光波的、利用地球上接收到遙遠天體發出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度 B、交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻、交通警察向行進中的汽車發射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據接受到的頻率發生的變化來知道汽車的速度接受到的頻率發生的變化來知道汽車的速度 C、鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運、鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運行情況行情況 D、有經驗的戰士從炮彈飛行的尖叫聲確定飛、有經驗的戰士從炮彈飛行的尖叫聲確定飛行炮彈是接近還是遠去行炮彈是接近還是遠去ABD【2】以速度】以速度u=20m/s奔馳的火車奔馳的火車,鳴笛聲頻率為鳴笛聲頻率為275HZ,已知常溫下空氣中的聲速已知常溫下空氣中的聲速v=340m/s.當火車駛來時當火車駛來時,站在鐵