多普勒效應(yīng)原理及其應(yīng)用

1、大學(xué)生物理論文及科技制作競(jìng)賽多普勒效應(yīng)原理及其應(yīng)用多普勒效應(yīng)原理及其應(yīng)用虞金花（08009203）（東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京，211189）摘要：要：多普勒效應(yīng)是波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)觀察者接收到的波的頻率與波源發(fā)出不同頻率的現(xiàn)象。本文首先介紹聲波和光波中多普勒效應(yīng)的原理，然后結(jié)合原理闡述多普勒效應(yīng)在我們現(xiàn)在生活中的廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：多普勒效應(yīng)；原理；應(yīng)用DopplerEffect’sPrincipleApplicationY

2、uJinHua(DepartmentofAutomationSoutheastUniversityNanjing211189)Abstract:DopplerEffectisaphenomenonthatwhenthewavesobservershaverelativemotionthefrequencytheobserversreceiveisdifferentfromthefrequencythatitiginallywas.Fir

3、st，thispaperintroducestheprincipleofDopplerEffectthenexplainitswideuseinourdailylifewiththecombinationofitsprinciple.KeyKeywds:wds:DopplerEffectprincipleappplication多普勒效應(yīng)是為紀(jì)念?yuàn)W地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴約翰多普勒而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。多普勒認(rèn)

4、為，物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較短，頻率變得較高(藍(lán)移)。在運(yùn)動(dòng)的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，頻率變得較低(紅移)。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度。除非波源的速度非常接近光速，否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動(dòng)現(xiàn)象(包括光波)都存在多普勒效應(yīng)。1多普

5、勒效應(yīng)的原理多普勒效應(yīng)的原理波在波源移向觀察者時(shí)接收頻率變高，而在波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)接收頻率變低。當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。假設(shè)原有波源的波長(zhǎng)為λ，波速為c，觀察者移動(dòng)速度為v：當(dāng)觀察者走近波源時(shí)觀察到的波源頻率為（cv）λ，如果觀察者遠(yuǎn)離波源，則觀察到的波源頻率為（cv）λ。1.1聲波中的原理聲波中的原理設(shè)聲源的頻率為，聲波在媒質(zhì)中的速度為vV，波長(zhǎng)λ=V。聲波在媒質(zhì)中傳播的速度與波v源是否運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，故總是以決定于媒質(zhì)特性的速度

6、V來(lái)傳播。波的頻率數(shù)值總是等于每秒鐘通過(guò)大學(xué)生物理論文及科技制作競(jìng)賽察者觀察到的光頻率f與光源固有頻率f0間的關(guān)系變?yōu)椤?多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒效應(yīng)在近代科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。它常用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體視線速度，如雷達(dá)向飛機(jī)發(fā)射已知頻率的電磁波并接收回波，由回波與發(fā)射波頻率之差可定出飛機(jī)以多大的速度靠近雷達(dá)。同理，可用微波監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛速度，觀測(cè)人造衛(wèi)星發(fā)射的電磁波的頻率變化，以判斷衛(wèi)星的運(yùn)行情況，測(cè)量來(lái)自星體的光的多普勒頻移來(lái)

7、確定星體自轉(zhuǎn)和運(yùn)行的速度等等。2.1激光流速儀激光流速儀利用多普勒效應(yīng)原理研制的“激光流速儀”可測(cè)量氣體、液體的流速。該儀器的基本原理如下圖所示圖3圖4從激光器L發(fā)出單色光來(lái)，經(jīng)分光板A后，兩束光都在流經(jīng)O處的雜質(zhì)微粒上發(fā)生散射，因第一路入射光AO和流體速度分量ucos，方向1?相同，而B(niǎo)O與流體速度分量ucos，方向相反，2?故兩種散射光的多普勒頻移是不同的，其頻率分別是ν1和ν2，應(yīng)用縱向多普勒效應(yīng)公式，由于uc很小，得srvcuv

8、???)1(把公式中的c換成流體中光速v=cn，式中的u換成縱向分量ucos，ucos，1?2?svuv???)cos1(11??svuv???)cos1(22??故探測(cè)器接收到的兩束散射光頻率之差為)cos(cos2112????????svuvvv若，則得21?????cos2???nuv那么，流速為vnu?????cos2頻率相近的兩散射光在探測(cè)器上相互作用而產(chǎn)生拍現(xiàn)象，光電探測(cè)器測(cè)出每秒鐘光強(qiáng)變化頻率即拍頻。已知，n，，就可以測(cè)