清华大学物理学概论第5章波动3多普勒

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1、多普勒效应由于波源、探测器的相对运动而引起探测的频率与波源发射的频率不等的现象§5.4多普勒效应1一.关于波速与介质和波的类型有关而与波源无关波一旦从振源发出就忘记了自己的来源而以介质给定的特定速度在介质中传播趣称:忘本或换言之：2波的频率介质中某点单位时间内振动的次数波长一个完整波在介质中沿波线展开的长度是介质中某点三量的关系结论：关系式3三种频率：振源振动的频率介质中某点振动的频率探测器探测的频率振源、探测器的相对运动状态直接影响人们探测到的频率（波的频率）4二.机械波的多普勒效应在本问题中以介质作参考系先讨论波源

2、、探测器的运动发生在两者的连线上振源相对介质的速度探测器相对介质的速度波在介质中的传播速度解决由于S、R的相对运动注意：与的关系5第一种情况：以前的讨论均属此种情况注意思路源和探测器相对介质均不动方向沿两者连线6R迎着源S第二种情况：由由在介质中波长为且探测器迎着波源而动则在单位时间内探测器接收到完整波的个数会变化7则R远离SR迎着源S探测器单位时间内接收到的完整波的个数增加了结果频率频率8R迎着源SR远离源S由于波源不动所以介质中的波长不变相当于改变了波的传播速度归纳：9由于波源不动所以介质中的波长不变相当于改变了波

3、的传播速度多接收了个波10S迎着R第三种情况：由11介质中波长变为频率S远离R频率12S迎着RS远离R归纳：波长发生了变化迎离13相向远离第四种情况：14三.需要说明的问题1.R、S运动任意如果垂直连线运动则有相向分量有远离分量机械波：只有纵向效应152.激波uΔt····时，后发出的波面将超越先发出的波面形成锥形波阵面—冲击波（船舷波）·S16冲击波带—马赫数对超音速飞机的最小飞行高度要有一定限制马赫锥形成的锥叫马赫锥uΔt·····S17超音速的子弹在空气中形成的激波（马赫数为2）183.光波的多普勒效应特点：1

4、）由光速不变原理知:只存在源与探测器之间的相对速度v2)既有纵向效应又有横向效应相向远离目前你们完全可以用学过的相对论知识加以证明194.应用1）测量天体相对地球的视线速度2）光谱线的多普勒增宽发光原子的热运动引起所以实际光源发光（复色光）不可能是单一频率（单色光）的3）技术上，测量运动物体的视线速度如飞机接近雷达的速度汽车的行驶速度人造卫星的跟踪流体的流速4）医学上“超”利用超声波的多普勒效应体检20警察用多普勒测速仪测速超声多普勒效应测血流速21超声波胎儿的超声波影象（假彩色）>20000Hz的声波22例1（习题

5、5.11）已知：波源静止汽车求：解：汽车先作为接收者接收源来的频率23汽车解：汽车先作为接收者接收源来的频率汽车再作为源发射波，波源处的接收器接收联立(1)和(2)得24汽车汽车角色的变化25