§106 多普勒效应一、经典多普勒效应 当我们站在铁路旁,正遇鸣.ppt

第10章第6节§ 多普勒效应一、经典多普勒效应当我们站在铁路旁,正遇鸣着汽笛的火车开过身旁时,会感到汽笛声忽然由高亢变得低沉了。用物理语言来说,当火车迎面而来时,汽笛声的频率显得高些;背向而去时,频率显得低些。实验证明,当波源不动,而观察者运动时,也有类似的情形。多普勒效应:因波源或观察者相对于传播介质的运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。第10章第6节为简单起见,我们只讨论运动发生在波源与观察者的连线上这一情形。设:波源相对于介质的运动速度为 u, u > 0 表示趋近于观察者 u < 0 表示远离于观察者观察者相对于介质的运动速度为 v, v > 0 表示趋近于波源 v < 0 表示远离于波源波源的原频率为?,在介质中波速为 V 。第10章第6节?’ = V / ? = V / VT = 1 / T ?’ = ??? t 时刻波阵面 1 秒后波阵面?V ??v V ?’ = (V+v)/ ? = (V+v)/VT = (V+v) ? / V ?’ = ( 1+ v/V ) ?现分四种情形进行讨论: 1、 u = 0 , v = 0 2、 u = 0 ,v ? 0 第10章第6节?V ??’ t 时刻波阵面 1 秒后波阵面??’ = ? - uT ?’ = V/ ?’ = V/ ( ? - uT ) = V/ ( VT - uT ) = V ? / ( V - u ) ?’=? / ( 1 - u / V ) 3、u ? 0, v = 0 第10章第6节4、u ? 0,v ? 0 ?’ = ? - uT ?’ = ( V + v ) / ?’ = ( V + v ) / ( ? - uT ) = ( V + v ) / ( VT - uT ) ?’ = ? ( V + v ) / ( V - u ) 波源相对介质运动和观察者相对介质运动两者产生的多普勒效应是不同的。因此,当波源与观察者有相对运动时可以由实验来判断,究竟哪一个相对于介质在运动,还是都在运动。第10章第6节例 10-14 一个观察者站在铁路附近,听到迎面开来的火车汽笛声为 A4 音(频率为 440 Hz) , 当火车驶过他身旁后,汽笛声降为 G4 音(频率为 392 Hz) ,问火车的速率为多少 ? 已知空气中的声速为 330 m/s 。解:设汽笛原来的频率为? 0, 当火车驶近观察者时,接收到的频率为?’, ?’ = V ? 0 / ( V - u ) 当火车驶过观察者后,接收到的频率为?’’,?’’ = V ? 0 / ( V + u ) ?’ / ?’’ = ( V + u ) / ( V- u ) 火车速率 u = ( ?’-?’’ ) V/ ( ?’+?’’ ) = 19 m/s 第10章第6节二、相对论多普勒效应 ( 电磁波、光波 ) 电磁波、光波多普勒效应与机械波不同原因: (1) 电磁波并非由物质的振动而构成;