文档介绍：奥地利物理学家,数学家和天文学家多普勒,克里斯琴·约翰(Doppler, Christian Johann)1803年11月29日出生于奥地利的萨尔茨堡(Salzburg)。1842年,他在文章"On the Colored Light of Double Stars" 提出“多普勒效应”(Doppler Effect),因而闻名于世。1853年3月17日,多普勒与世长辞。
§ 多普勒效应
当观察者与波源之间有相对运动时,观察者所测得的频率不同于波源频率的现象,称为多普勒效应。
看视频
以机械波例,在静止媒质中:
设观察者和波源在同一直线上运动
波源的振动频率(恒定)
n
v
s
观察者相对于媒质的运动速率
v
波源相对于媒质的运动速率
n
观察者测得的频率
分别讨论下述四种情况观察者所测得的
n
波在媒质中的传播速率(取决于
媒质的性质,与波源运动无关)
u
1. 波源和观察者均相对于媒质静止。静发静收
v
0
v
s
0
s
波源的振动频率
n
观察者测得的频率
n
u
l
两个相邻等相位面之间的距离是一个波长
l
T
u
u
n
观察者测得的频率,是单位时间内连续通过接收器的等相位面的数目,亦即单位时间内连续通过接收器的完整的波的个数。
n
n
l
u
T
u
u
n
T
1
观察者测得的频率就是波源的振动频率。
2. 波源静止观察者向波源运动。静发动收
v
v
s
0
s
u
l
波源的振动频率
n
观察者测得的频率
n
观察者每秒接收到的整波数,即观察者测得的频率为
n
l
T
u
u
+
v
u
+
v
n
1
(
)
+
u
v
观察者测得的频率是波源的振动频率的倍。
1
(
)
+
u
v
如观察者背离波源运动,观察者测得的频率为
n
n
1
(
)
u
v
2
1
3
2
1
3
1
3
2
3. 观察者静止,波源(相对于媒质)向观察者运动。动发静收
一列等间距的小石子,等时先后落入水中,
先看一个普通现象
波阵面分布是一系列偏心圆。
它们所激起的水波的
(点击鼠标)
激励的移动方向
波面间距较窄
波面间距较宽
若在空气中有一个振动频率恒定的定向运动声源,
它所激起的声波的波阵面分布,则是一系列偏心球面。
水波的多普勒效应(波源向左运动)
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0
v
s
s
u
v
s
T
v
s
T
v
s
T
v
s
T
l
l
l
l
波源的振动频率
n
3.
观察者静止,波源(相对于媒质)向观察者运动。
波速取决于媒质的性质,与波源是否运动无关。
u
波源振动一周,波阵球面向外传播一个波长,波源同时向右移动,
l
v
s
T
在运动方向上波阵面分布变密,相当于波长变短,其等效值
v
s
T
v
s
T
l
l
l
l
。
位于右方的观察者每秒接收到的整波数,即观察者测得的频率为
n
l
u
T
u
l
v
s
T
u
v
s
T
u
n
(
)
u
v
s
u
如果波源以速度离开观察者,观察者测得的频率为
n
v
s
n
(
)
u
v
s
u
+
观察者测得的频率
n