1、多普勒效应 惠更斯原理多普勒效应 点击下图观看视频，留意听到的汽车声调的变化多普勒效应从以上声音中我们听到了什么？从以上声音中我们听到了什么？思考：思考：那么是不是发声体的频率发生了变呢？生活中的感受如果一辆静止的汽车停在身边，你听到的声音音调会有不同吗。所以是什么改变了我们听到的声音的频率？一、多普勒效应一、多普勒效应 现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应二、多普勒效应的成因 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时
2、间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的1、当波源和观察者相对介质都静止不动 即二者没有相对运动时 单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波观察者接收到的频率等于波源的频率2 2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动、波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）时（或观察者不动，波源朝观察者运动时）观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大 3 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动、波源相对介质不动
3、，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）时（或观察者不动，波源远离观察者运动时）观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小 总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小 单位时间内观察者数得的人数与实际通过的人数相同。单位时间内观察者数得的人数变多。单位时间内观察者数得的人数变少。练习注意：注意：在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应 多普勒效应是指由于波
4、源和观察者之间有相对多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的年发现的 三、多普勒效应的应用有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度.由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度.宇宙中的星球都在不停地运动测量星球上某些元宇宙
5、中的星球都在不停地运动测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度们的速度 多普勒效应不仅仅适用于声波多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有的波它也适用于所有的波,包括光波、包括光波、电磁波。电磁波。（1）用多普勒效应测量其它星系向着还是远离地球运动的速率（2）临床上应用多普勒效应:彩色多普勒超声诊断系统医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波血管中的
6、血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗的频率变化，就能知道血流的速度这种方法俗称称“彩超彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变病变 三、多普勒效应的应用三、多普勒效应的应用（3）雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的
7、速度。（4）军事应用(E-3“望楼”预警机)脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪应用应用:最先进的警用测速仪器最先进的警用测速仪器多多普普勒勒天天气气雷雷达达应用应用:多普勒颈脑血液测速仪多普勒颈脑血液测速仪应用应用:多普勒水流测速仪多普勒水流测速仪应用美国美国AH-64“阿帕奇阿帕奇”直升机直升机 多普勒导航系统多普勒导航系统法国幻影法国幻影2000战斗机战斗机GPS技术(多普勒频移观测法)应用应用:多普勒胎心仪器多普勒胎心仪器1、关于多普勒效应，下列说法正确的是_A多普勒效应是由于波的干涉引起的B多普勒效应说明波源的频率发生改变C多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的D只有声波才可以产
8、生多普勒效应课堂探究练习课堂探究练习2.当火车进站鸣笛时，我们可听到的声调_A变高B不变高C越来越沉D不知声速和火车车速，不能判断3.关于多普勒效应下列说法中正确的是关于多普勒效应下列说法中正确的是 A、只有声波才有多普勒效应、只有声波才有多普勒效应 B、光波也有多普勒效应、光波也有多普勒效应 C、只有机械波才有多普勒效应、只有机械波才有多普勒效应 D、电磁波不能发生多普勒效应、电磁波不能发生多普勒效应B练习4 某波源的频率是100Hz,波速是100m/s,观察者以10m/s的速度快速靠近波源,那么观察者接收到的波的频率是高了还是低了?是多少Hz?若远离呢?练习5：频率一定的声源在空气中向着静
9、止的接收器匀速运动.u以表示声源的速度，V表示声波的速度(u V)，f表示接收器接收到的频率.若u增大，则:A.f增大,V增大 B.f增大,V不变 C.f不变,V增大 D.f减少,V不变6.下面哪些应用是利用了多普勒效应？下面哪些应用是利用了多普勒效应？A、利用地球上接收到遥远天体发出的光波的、利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B、交通警察向行进中的汽车发射一个已知频、交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接受到的频率发生的变化来知道汽车
10、的速度接受到的频率发生的变化来知道汽车的速度 C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况行情况 D、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去行炮弹是接近还是远去ABD7.如下图由波源如下图由波源S发出的波某一时刻在介质平面发出的波某一时刻在介质平面中的情形，实线为波峰，虚线为波谷。设波源中的情形，实线为波峰，虚线为波谷。设波源频率为频率为10Hz，且不运动，而观察者，且不运动，而观察者1S内由内由A运动到运动到B，观察者接收到多少个完全波？设波，观察者接收到多少个完全波？设波速为速为340m/s。则
11、要让观察者完全接受不到。则要让观察者完全接受不到波，他要怎样运动？波，他要怎样运动？B答案答案:接收接收9个完全波个完全波远离波源以远离波源以340m/s的速度的速度运动运动思考题：思考题：一个警察监测车速，固定的监测仪发出频率为一个警察监测车速，固定的监测仪发出频率为 f=100KHz的超声波，当汽车向波源行驶时，的超声波，当汽车向波源行驶时，监测仪上监测仪上的的接收器接收到从汽车反射回来的波的接收器接收到从汽车反射回来的波的 f=110KHz，司司机超速了吗？（已知空气中的声速为机超速了吗？（已知空气中的声速为u=330 m/s,此路段此路段限速为限速为mh).0v四、小结四、小结1 1、
12、在、在观察者观察者运动的情况下，引起观察者接收运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于频率的改变，是由于观测观测到的到的波的速度波的速度发生改发生改变（波的波长不变）。变（波的波长不变）。2 2、在、在波源波源运动的情况下，引起观察者接收频运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于率的改变，是由于观测观测到的到的波的波长波的波长发生改发生改变（缩短或伸长）（波的速度不变）变（缩短或伸长）（波的速度不变）。小结小结:波源和观察者相互接近时波源和观察者相互接近时,观察者的观察者的接收频率增大接收频率增大;远离时远离时,接收频率减小接收频率减小.观察者运动观察者运动,使观察者感受到的波速使
13、观察者感受到的波速发生变化发生变化;波源运动波源运动,波长发生变化波长发生变化.惠更斯原理 一、波面和波线一、波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线波面波线波面波线二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 惠更斯原理内容：惠更斯原理内容：介质中任意波面上的各介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的点都可看作发射子波的波源。其后任意时刻波源。其后任意时刻,这些子波在波前进方向这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面的包络面就是新的波面惠惠 更更 斯斯荷兰物理学家荷兰物理学家t t时刻波面时刻波面波传播方向波传播方向t+t
14、+t t时刻波面时刻波面平面波平面波u u t tt+t+t t球面波球面波.t 时刻的波面t+t时刻的波面子波波源tv二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 1.1.用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面2.用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面.子波波源子波波源t+t时刻时刻的波面的波面t 时刻时刻的波面的波面tu二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性
15、介质的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。二二 、惠更斯原理、惠更斯原理 三、波的反射三、波的反射 波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射叫做波的反射 i i法线法线平面平面 经经 t t后，后，B B点发射的子波到达界面处点发射的子波到达界面处BB点，点，A A点发射的子波到达点发射的子波到达AA点。同种介质，波速不变。点。同种介质，波速不变。三、波的反射三、波的反射 用惠更斯原理解释波的反射用惠更斯原理解释波的反射i ii iABacbacb由惠更斯原理，由惠
16、更斯原理，A A、B B为同一波面上的两点为同一波面上的两点AABBAABBABABBABAii 证毕证毕tvAB界面界面介质介质I I介质介质IIII四、波的折射四、波的折射 折射角（折射角（r r）：）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角折射波的波线与两介质界面法线的夹角r r叫做折射角叫做折射角 波从一种介质进入另一种介质时，波的传波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射播方向发生了改变的现象叫做波的折射ir法线法线由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点irABCDirtv 1 经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点的到达C点，ADBDi sinADtv 1ADACr sinADtv 221sinsinvvri证毕证毕用惠更斯原理解释波的折射四、波的折射四、波的折射 tv 2
