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3.5多普勒效應
第三章 機械波
多普勒效應
多普勒效應的應用
01
02
目錄
CONTENTS
多普勒效應
PART 1
速度與激情 是方程式賽車吸引人的核心要素之一。賽車的最高時速可以超過350公里，這種速度帶來的視覺沖擊和感官刺激是無可比擬的 。如果你在賽道之外觀看，會聽見發動機聲音時高時低，這是什么原因呢？
1842年的一天，奧地利一位名叫多普勒的數學家、物理學家帶著女兒正路過鐵路交叉處，恰逢一列火車從他身旁駛過，他發現火車從遠而近時鳴笛聲變響，音調變尖，而火車從近而遠時鳴笛聲變弱，音調變低。他對這個物理現象產生了極大興趣，就進行了研究。他發現當聲源與觀察者之間相互靠近或遠離時，觀察者聽到的聲音頻率就會不同于聲源發聲的頻率。當聲源離觀察者遠去時，觀察者接收到的聲波的波長增加，頻率變小，音調變得低沉；當聲源向觀察者靠近時，觀察者接收到的聲波的波長減小，頻率變大，音調就變高。
奧地利物理學家多普勒（1803——1853）
1.定義：當波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到頻率發生變化的現象，叫多普勒效應.
一、多普勒效應
思考：為什么會出現這樣的現象？如何解釋？
單位時間內觀察者數得的人數與實際通過的人數相同。
單位時間內觀察者數得的人數變多。
單位時間內觀察者數得的人數變少。
→
←
2.成因模擬：
在模擬實驗中，人不表示介質中的質點，只代表傳播中的波峰或者波谷，于是“過人頻率”就代表波的頻率。
①波源振動頻率f：
②觀測者接收的頻率f ′ :
3.幾個基本概念
究竟波源的頻率和觀測者接收到的頻率關系如何？
波源每進行一次全振動，就向外發出一個波，稱為一個完全波，波源的頻率就等于單位時間內發出的波的個數。
單位時間內觀測者接收的完整波的個數。它決定了觀察者聽到的聲音的音調。
4.運動和頻率的關系
波源的運動情況 觀察者運動情況 頻率的關系
波源靜止 觀察者靜止 觀察者接收頻率 波源的頻率
波源靜止 觀察者朝著波源運動
波源靜止 觀察者遠離波源運動
波源朝著觀察者運動 觀察者靜止
波源遠離觀察者運動 觀察者靜止
等于
大于
大于
小于
小于
5.多普勒效應的產生不取決于波源與觀察者之間的距離,觀察者在垂直于波的傳播方向移動時,觀察不到多普勒效應。
高中物理選擇性必修第一冊
多普勒效應成因分析
01.
例1.如圖甲所示，某同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，如
圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是(　　)
A．女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變低
B．女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高
C．女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變
D．女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低
D
例2.如圖表示產生機械波的波源O做勻速運動的情況，圖中的圓表示
波峰。
(1)該圖表示的是________。
A．干涉現象 B．衍射現象
C．反射現象 D．多普勒效應
(2)波源正在移向________(選填“A”“B”“C”或“D”)點。
(3)觀察到波的頻率最低的點是________(選填“A”“B”“C”
或“D”)點。
D
A
B
例3.一頻率為600 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半
徑為0.8 m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動。一觀察
者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止，如圖所示，
則觀察者接收到(　　)
A．聲源在A點時發出聲音的頻率等于600 Hz
B．聲源在B點時發出聲音的頻率等于600 Hz
C．聲源在C點時發出聲音的頻率等于600 Hz
D．聲源在D點時發出聲音的頻率小于600 Hz
B
多普勒效應的應用
PART 2
1.測速儀
你知道多普勒效應在生活中有什么應用嗎？
多
普
勒
測
速
一、多普勒效應的應用
交通警察向行進中的車輛發射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。
2.軍事應用：脈沖多普勒雷達、多譜勒導航儀
殲20第五代隱身戰機
中國帶刀護衛--055導彈驅逐艦
3.測血液流速(彩超):
醫生向人體內發射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收,測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。
經顱多普勒檢查
彩超
理論和實驗都證明，光波或電磁波都有多普勒效應，多普勒效應在科學技術中也有著廣泛的應用。宇宙中的星球都在不停地運動。測量星球上某些元素發出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。
天眼利用多普勒效應觀察其他星系
4.測星球速度:
距離不變
相互遠離
相互靠近
觀測的頻率小于靜止時發光頻率
觀測的頻率大于靜止時發光頻率
觀測的頻率等于靜止時發光頻率
“藍移現象”
“紅移現象”
知識講解
5.多普勒水流測速儀
例4.(多選)(2023·廣州二中月考)下列現象中屬于多普勒效應的是(　　)
A．夏日雷聲轟鳴不絕
B．有兩只相同的音叉，若一只被敲擊振動發聲，發現另一只也振動發聲
C．戰場上士兵聽到的敵方炮彈飛行聲音和聽到的我方炮彈飛行聲音不同
D．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發生變化
CD
例5.(多選)(2020·全國卷Ⅰ改編)在下列現象中，可以用多普勒效應解釋的有(　　)
A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B．觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低
C．同一聲源發出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
D．天文學上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化
BD
例6.(多選)(2022·北京四中期中)如圖所示，小球P一邊貼著水面每
秒振動5次，一邊沿x軸正方向勻速移動。x＝0處是它的初始位置；
圖為恰經10個周期時觀察到的水面波，則下列說法正確的是(　　)
A．位于x軸正方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
B．位于x軸負方向一側的觀察者，接收到的頻率大于5 Hz
C．水面波的傳播速度是0.2 m/s，小球勻速移動的速度是0.1 m/s
D．水面波的傳播速度是0.4 m/s，小球勻速移動的速度是0.2 m/s
AC
謝
謝
聆
聽

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