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1、二、多普勒效应、雷达二、多普勒效应、雷达3-7微波、雷达及其应用微波、雷达及其应用一、微波通信一、微波通信1、多普勒效应（机械波）、多普勒效应（机械波）多普勒效应多普勒效应波源或察者相对于媒质运而使波源或察者相对于媒质运而使观察者接受到的波的频率有所变化的现象观察者接受到的波的频率有所变化的现象观察者观察者RS波源波源u观察者的运动速度观察者的运动速度u：波速波速波源和观察者相对静止时观察者接收到的波波源和观察者相对静止时观察者接收到的波源的频率源的频率波源的运动速度波源的运动速度波源和观察者相对运动时观察者接收到的波波源和观察者相对运动时观察者接收到的波源的频率源的频率1）波源与观察者均相对
2、媒质静止）波源与观察者均相对媒质静止t时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻的波阵面秒时刻的波阵面u观察者观察者波波源源振振动动的的频频率率也就是说，波源每秒钟发出也就是说，波源每秒钟发出个完整波个完整波接收的频率，就是接收者单位时间内接收接收的频率，就是接收者单位时间内接收到的波的个数到的波的个数2 2）波源不动，观察者以速度）波源不动，观察者以速度 相对媒质运动相对媒质运动a a、观察者朝向波源运动观察者朝向波源运动ut+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面t时刻的波阵面时刻的波阵面如果：如果：，也就是说，一秒钟能走过两个，也就是说，一秒钟能走过两个波长波长观察者不动，观察者不动，1秒内有秒内有5
3、个波面，也就是说有个波面，也就是说有5个完个完整波通过整波通过观察者运动，观察者运动，1秒内有秒内有7个波面，也就是说有个波面，也就是说有7个完个完整波通过整波通过b b、观察者远离波源运动观察者远离波源运动t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面t时刻的波阵面时刻的波阵面u如果：如果：，也就是说，一秒钟能走过两个，也就是说，一秒钟能走过两个波长波长观察者不动，观察者不动，1秒内有秒内有5个波面，也就是说有个波面，也就是说有5个完个完整波通过整波通过观察者远离波源运动，观察者远离波源运动，1秒内有秒内有3个波面，也就是个波面，也就是说有说有3个完整波通过个完整波通过3)观察者静止，波源以速率观察者静
4、止，波源以速率 运动运动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ut时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面接收频率接收频率增高了！增高了！yyt时刻的波阵面时刻的波阵面ut+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面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！yy接收频率降低了！接收频率降低了！a a、波源与接收者相互靠近波源与接收者相互靠近ut时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面接收频率接收频率增高了！增高了！4）波源及观察者同时运动）波源及观察者同时运动b b、波源与接收者相互远离波源与接收者相互
5、远离ut时刻的波阵面时刻的波阵面t+1秒时刻秒时刻的波阵面的波阵面接收频率接收频率降低了！降低了！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取正值代入取正值代入注意：默认的前题：注意：默认的前题：二者相互远离二者相互远离取负值代入。取负值代入。5）冲击波（激波）冲击波（激波)如果波源的速度等于波的速度，波源总在波阵如果波源的速度等于波的速度，波源总在波阵面上面上能量聚集区能量聚集区声障声障如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵如果波源的速度等大于波的速度，波源总在波阵面前面面前面冲击波冲击波ut马赫角马赫角马赫数马赫数=飞机冲破声障时将发出
6、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2、电磁波的多普勒效应、电磁波的多普勒效应1）当观测者和光源相对运动时（靠近）当观测者和光源相对运动时（靠近）其中其中为观测者与光源的相对运动速度为观测者与光源的相对运动速度光源发光频率光源发光频率观测者接收到的频率观测者接收到的频率2）当观测者和波源互相远离时）当观测者和波源互相远离时3）综合：）综合：相互接近相互接近相互远离相互远离3、雷达的定位、测速、雷达的定位、测速1）定位）定位2）测速）测速目标以速度目标以速度相对雷达运动相对雷达运动目标接收到的频率目标接收到的频率目标反射电磁波、目标作为波源，地面接收反射目标反射电磁波
7、、目标作为波源，地面接收反射波的频率为波的频率为若天线与目标飞行方向夹角为若天线与目标飞行方向夹角为 , ,则则三、微波能的利用三、微波能的利用例例1一人测得火车来时鸣笛的频率为一人测得火车来时鸣笛的频率为离去离去，已知声速为，已知声速为求车速求车速解：解：例例2、在雷达技术中常采用拍频的方法测定物体的、在雷达技术中常采用拍频的方法测定物体的运动速度，若雷达天线发射的波长为运动速度，若雷达天线发射的波长为0.1m的的雷的的雷达波与一架飞机相遇而被反射回来，反射波束与发达波与一架飞机相遇而被反射回来，反射波束与发射波束的频率差为射波束的频率差为，求飞机指向雷达方向，求飞机指向雷达方向的速度为多大？的速度为多大？解：解：例例3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
