激光测速与测距技术

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1、1思考与讨论当奔驰的列车向你驶来，并经过你的身旁，而后又离开你驶向远方，在这一过程中，你有没有注意到你耳朵中听到的列车的鸣笛声有什么特殊的现象？2生活中的特殊现象列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐；列车远离时，鸣笛声越来越低吟。是不是列车的扩音器的频率本身发生了变化？3生活中的特殊现象汽车驶近时，行驶的声音越来越尖锐；汽车远离时，行驶的声音越来越低吟。是不是汽车行驶的声音的频率本身也发生了变化？4生活中的特殊现象飞机飞近时，轰鸣声越来越尖锐；飞机飞远时，轰鸣声越来嘶哑。是不是飞机的轰鸣声的频率本身也发生了变化？56.1多普勒效应6多普勒效应实验

2、9多普勒效应模拟1、观察者静止不动，数经过的队伍中的人数，每分钟假设有30个人经过。v测2、当观察者逆着队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过。v测v测=03、当观察者与队伍同向行走且速度比队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每分钟将小于30个人经过。10多普勒效应的成因1、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。2、观察者听到的声音的音调，是观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数。3、由于相对运动，声源的频率没有变

3、化，而是观察者接收到的频率发生了变化。11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，故观察者接收到的频率等于波源的频率。1、波源和观察者没有相对运动时多普勒效应的成因2、观察者朝波源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、观察者远离波源运动时观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减少。12观察者感觉到波变得密集，即波长减小，接收到的频率增大。观察者感到波变得稀疏，即波长增大，接收到的频率减少。1、波源朝观察者运动时2、波源远离观察者运动时多普勒效应的成因131

4、、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；如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。2、在观察者运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的速度发生改变（波的波长不变）。3、在波源运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的波长发生改变（波的速度不变）。多普勒效应1415v0vs0s波源的振动频率n观察者测得的频率nul一、波源和观察者相对于介质静止两个相邻等相位面之间的距离是一个波长lTuun观察者所接收的频率取决于单位时间内接收到波长的个数此时，波的频率即为波源的频率。1516

5、二、波源相对于介质不动，观察者相对于介质运动1.观察者向波源运动vvs0sul波源的振动频率n观察者测得的频率n由此可见，观察者所接收的频率大于波源的频率16172.观察者以Vo离开波源运动由此可见，观察者所接收的频率小于波源的频率总之，波源静止，观察者以速率Vo运动时1718三、观察者不动，波源相对于介质运动1.波源向观察者运动假定在t时刻，波源处于S点处，经一个周期T后，波传播到D点，波源运动到C点。CSDOv0vssuvsTvsTvsTvsTllll波源的振动频率n观察者测得的频率n1819CSDO由此看见，观察者所接收到的频率升高

6、2.波源背离观察者运动SCDO1920由此看见，观察者所接收到的频率降低四、波源和观察者都相对于介质运动即波源运动等效于波长的变化观察者运动等效于波速的变化SCDO2021波源和观察者相向运动时，前取正号，前为负号；波源和观察者相反运动时，前取正号，前为负号频率改变的原因：在观察者运动的情况下，频率改变是由于观察者观测到的波数增加或减少；在波源运动的情况下，频率改变是由于波长的缩短或伸长。211）观察者朝波源运动2）观察者离波源运动1、波源不动，观察者相对波源运动多普勒效应中观测频率的计算2、观察者不动，波源相对观察者运动1）波源朝观察者

7、运动2）波源离观察者运动22多普勒效应是波动过程共有的特征，一切波（如电磁波和光波）都能发生多普勒效应。应用1、雷达测速仪：交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波（通常是红外线），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。多普勒效应的应用23应用2、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。应用3、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。宇宙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

8、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们的速度。应用4、临床上应用：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，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反