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1、第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应发射频率发射频率接收频率接收频率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？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.第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应关于关于波速：与介质和波的类型有关而与波源无关波速：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，波一旦从振源发出就忘记了自己的
2、来源， 而以介质给定的特定速度在介质中传播。而以介质给定的特定速度在介质中传播。或换言之：或换言之：波的频率：介质中某点单位时间内振动的次数。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。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。是介质中某点三量的关系。关系式关系式第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应波波源源的的频频率率是是波波源源在在单单位位时时间间内内振振动动的的次次数数，或在单位时间内发出的或在单位时间内发出的“完整波完整波”的个数
3、；的个数；接收器接收到的频率接收器接收到的频率是是接收器接收器在单位时间内接在单位时间内接收到的振动次数或完整波数；收到的振动次数或完整波数；波的频率波的频率是是介质质元介质质元在单位时间内振动的次数，在单位时间内振动的次数，或通过介质中某点的或通过介质中某点的“完整波完整波”的个数。的个数。第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应多普勒效应多普勒效应-因波源或观察者因波源或观察者相对波传播的介质相对波传播的介质运运动，致使观察者接收的波的频率发生变化的现象。动，致使观察者接收的波的频率发生变化的现象。
4、一、何谓多普勒效应一、何谓多普勒效应二、多普勒效应的定量研究二、多普勒效应的定量研究观察者观察者OS波源波源u第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应设波相对介质的速度为设波相对介质的速度为u(波速），波速），波源的速度为波源的速度为周期频率分别为周期频率分别为观察者速度：观察者速度：接收器接受到的频率为接收器接受到的频率为第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应1 波源不动，观察者相对介质以速度波源不动，观察者
5、相对介质以速度 运动运动第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应接收频率接收频率提高！提高！A A）观察者朝向波源运动观察者朝向波源运动第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应B B）观察者远离波源运动观察者远离波源运动接收频率接收频率降低了！降低了！第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应2 观察者不动，波源相对介质以速
6、度观察者不动，波源相对介质以速度 运动运动第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应波波源源运运动动时时，波波的的频频率率不不再再等等于于波波源源的的频频率率。这这是是由由于于当当波波源源运运动动时时，它它所所发发出出的的相相邻邻的的两两个个同同相相振振动动状状态态是是在在不不同同地地点点发发出出的的，这这两两个个地地点点相相隔隔的的距距离离为为V VS ST TS S，T TS S为波源的周期。为波源的周期。y yy y第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节
7、电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应A A）波源朝向观察者以速度波源朝向观察者以速度 运动运动接收频率接收频率增高了！增高了！y yy y第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应B B）波源远离观察者以速度波源远离观察者以速度 运动运动接收频率接收频率降低了！降低了！.(4).(4)y yy y第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应3 波源与观察者同时相对介质运动波源与观察者同时相对介质运动接收频率
8、增高！接收频率增高！A A）波源与接收者相互靠近波源与接收者相互靠近B B）波源与接收者相互远离波源与接收者相互远离接收频率降低！接收频率降低！第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应公式归一：公式归一：其中：波源静止其中：波源静止观察者静止观察者静止二者相互靠近二者相互靠近二者相互远离二者相互远离取正值代入取正值代入取负值代入。取负值代入。第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应三、光波的多普勒效应三、光波的多
9、普勒效应特点：特点： 接近接近 远离远离由此可见，当光源远离接收器运动时，接收到的频率由此可见，当光源远离接收器运动时，接收到的频率变小，因而波长变长，这种现象叫变小，因而波长变长，这种现象叫“红移红移”，即在可，即在可见光谱中移向红色一端。见光谱中移向红色一端。第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应1 1）测量天体相对地球的视线速度）测量天体相对地球的视线速度 远处星体发光有红移现象远处星体发光有红移现象- - 宇宙大爆炸宇宙大爆炸 由红移可得恒星的退行速度由红移可得恒星的退行速度四、多普勒效应的应
10、用四、多普勒效应的应用2 2）技术上，测量运动物体的视线速度）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、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。人造卫星的跟踪、流体的流速。第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应警察用多普勒测速仪测速警察用多普勒测速仪测速第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应超声多普勒效应测血流速超声多普勒效应测血流速第十六章第十六章 电磁
11、波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应五五 冲击波（激波冲击波（激波) )当波源向接收器运动时，接收器接收的频率比波源的频率当波源向接收器运动时，接收器接收的频率比波源的频率大，但当波源的速度等于波的速度，波源总在波阵面上。大，但当波源的速度等于波的速度，波源总在波阵面上。能量聚集区能量聚集区声障声障第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵面前面。如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵面
12、前面。冲击波冲击波utut飞机冲破声障时将发出巨大声响，造成燥声污染飞机冲破声障时将发出巨大声响，造成燥声污染第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应 冲击波带冲击波带对对超音速飞机超音速飞机的最小飞行高度要有一的最小飞行高度要有一定限制。定限制。第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应超音速的子弹超音速的子弹在空气中形成在空气中形成的激波的激波第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章
13、 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应1）解解 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为50Hz，A 静静止，止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动. 在两个汽笛之间有一在两个汽笛之间有一观察者观察者O，以以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动. 已知空气中的已知空气中的声速为声速为330m/s，求：求：AOB1）观察者听到来自观察者听到来自A 的频率的频率2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多
14、普勒效应AOB2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为50Hz，A 静静止，止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动. 在两个汽笛之间有一在两个汽笛之间有一观察者观察者O，以以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动. 已知空气中的已知空气中的声速为声速为330m/s，求：求：2）解解第十六章第十六章 电磁波电磁波 多普勒效应多普勒效应第十六章第十六章 第五节第五节 电磁波电磁波 第八节第八节 多普勒效应多普勒效应 例例2 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气中的声速为 ， 求求车速车速 . 解解 1）车为接收器车为接收器2）车为波源车为波源车速车速
