（精）6-6多普勒效应课件.ppt

1、1发射频率发射频率s接收频率接收频率R人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？Rs?讨论讨论只有波源与观察者相对静止时才相等只有波源与观察者相对静止时才相等.21842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时注意到了当波源和观察者相对于介质有相对运动步时注意到了当波源和观察者相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波频会改变多普勒效应。时，观察者接收到的波频会改变多普勒效应。3水波的多普勒效应（波源向左运动）水波的多普勒效应（波源向左运动）4波源频率波源频率S单位时间内波源的振动次数或发出的单位时间内波源的振

2、动次数或发出的完整波数完整波数.接收频率接收频率R单位时间内接收器接收到的振动次数单位时间内接收器接收到的振动次数或完整波数或完整波数.波的频率波的频率介质质元在单位时间内振动的次数或介质质元在单位时间内振动的次数或通过该介质中某点的完整波数通过该介质中某点的完整波数.波源相对介质的速度波源相对介质的速度vS.接收器相对介质的速度接收器相对介质的速度vR.波相对介质的速度波相对介质的速度u.三种速度和三种频率：三种速度和三种频率：5一一 波源不动，接收器相对介质以速度波源不动，接收器相对介质以速度 运动运动Rv观察者接收到观察者接收到(vR+u)dt内的波，其频率为内的波，其频率为 RRvu其

3、中其中uSRRuuv6观察观察者接者接收的收的频率频率 SRRuuv观察者向波源运动观察者向波源运动观察者远离波源观察者远离波源SRRuuv一一 波源不动，接收器相对介质以速度波源不动，接收器相对介质以速度 运动运动Rv7二二 观察者不动，波源相对介质以速度观察者不动，波源相对介质以速度 运动运动sv8SS0TvSSvuSSRvuuu波源向观察者运动波源向观察者运动观察观察者接者接收的收的频率频率 波源远离观察者波源远离观察者SSRvuuAs sSSTvSuT0Sv波源向观察者运动时在介质中的波长为波源向观察者运动时在介质中的波长为SS)(Tuv9三三 波源与接收器同时相对介质运动波源与接收器

4、同时相对介质运动),(RsvvSSRRvvuu 若波源与观察若波源与观察者不沿二者连线运者不沿二者连线运动动RvsvRvsvSSRRvvuu Rv观察者向波源运动观察者向波源运动，远离，远离 .波源向观察者运动，远离波源向观察者运动，远离 .sv1011SR可以用相对论证明可以用相对论证明,当光源与接受器在同一直线上运动当光源与接受器在同一直线上运动时时,若二者相互接近若二者相互接近,则则 SRv/cv/c11若二者相互远离若二者相互远离,则则SRv/cv/c11蓝移蓝移SR红移红移1.天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；多普勒效应的应用举例多普勒效应的

5、应用举例122.测速：测速：测量运动物体的速度测量运动物体的速度如飞机接近雷达的速度如飞机接近雷达的速度；交通上测量车速；交通上测量车速；人造卫星的跟踪（人造卫星的跟踪（P232）；）；流体的流速；流体的流速；天体相对地球的速度等。天体相对地球的速度等。多普勒效应的应用举例多普勒效应的应用举例13补充例补充例1 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源的超声波，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为 .已知空气中的声速为已知空

6、气中的声速为 ，求车速求车速.kHz100kHz1101ms330u0v解解 1）车为接收器）车为接收器uu0v2）车为波源）车为波源svuu车速车速1s0hkm8.56uvvs0vvuu143.医学上用于测量血流速度；医学上用于测量血流速度；多普勒效应的应用举例多普勒效应的应用举例15水下多普勒声纳：水下多普勒声纳：作用：作用：水下挖掘、水下管线铺设、水下挖掘、水下管线铺设、水下探寻、钻探定位和水下工程施工、水下探寻、钻探定位和水下工程施工、水下远距残骸监测、海底地形测绘等。水下远距残骸监测、海底地形测绘等。水星微型声纳水星微型声纳 Mercury 泰坦小型声纳泰坦小型声纳 Titan 4.

7、测距测距多普勒效应的应用举例多普勒效应的应用举例16当波源的速度当波源的速度 vS 超过介质中的波速超过介质中的波速 u 会出现什么情况？会出现什么情况？usvusvusvusv四、冲击波（激波）四、冲击波（激波）观察虫子在水中以不同观察虫子在水中以不同 速度游动时的情形，虫子的速度速度游动时的情形，虫子的速度为为 vS，水波的波速为，水波的波速为 u。171SPutsvStsv波源相对介质运波源相对介质运动时波的频率为动时波的频率为Ssuuv四、冲击波（激波）四、冲击波（激波）如果如果usv运动着的波源的前方不可能有任何波动。运动着的波源的前方不可能有任何波动。波源从波源从 S1 经经 t

8、时间后到达时间后到达 S 点时，点时，S1 的波阵面为的波阵面为半径为半径为 ut 的球面，波源在整个过程中在发出所有的波的球面，波源在整个过程中在发出所有的波前将形成一个圆锥面叫马赫锥。前将形成一个圆锥面叫马赫锥。18 当当 时，所有波前将聚集在一个圆锥面时，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、超音速飞行等炸、超音速飞行等.usvtsv1P2Put19SVusin 冲击波带冲击波带uVS马赫数马赫数 对超音速飞机的对超音速飞机的最小飞行高度要有最小飞行高度要有一定限制一定限制马赫锥马赫锥形成的锥叫马赫锥形成的锥叫马赫锥tsv1P2Put20美军美军“大黄蜂大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间战斗机突破音障的瞬间21美军美军“大黄蜂大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间战斗机突破音障的瞬间22美军美军“大黄蜂大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间战斗机突破音障的瞬间23超音速的子弹在超音速的子弹在空气中形成的激空气中形成的激波波.（马赫数为（马赫数为2 ）当带电粒子在当带电粒子在介质中以超过介介质中以超过介质中光速的速度质中光速的速度运动时，会激发运动时，会激发锥形电磁辐射锥形电磁辐射切连科夫辐射。切连科夫辐射。本节本节结束结束