魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊第4節(jié) 多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用精品課件ppt

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救護(hù)車鳴笛聲的頻率并沒有變化
是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化
救護(hù)車與觀察者之間相對運(yùn)動。
因波源與觀察者之間有相對運(yùn)動而使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為多普勒效應(yīng)
奧地利科學(xué)家多普勒C.Dppler, 1803—1853
用蜂鳴器等器材制作一個發(fā)聲裝置，可演示多普勒效應(yīng)。為了保證安全，可將發(fā)聲裝置裝入網(wǎng)球中，用結(jié)實(shí)的繩子捆綁好并在室外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 甲同學(xué)站在某位置，手持系有發(fā)聲裝置的繩子一端，使發(fā)聲裝置在頭頂上空快速轉(zhuǎn)動（圖)。此時，乙同學(xué)站在離甲同學(xué)幾米之外的位置上靜止不動。甲、乙兩同學(xué)聽到蜂鳴器發(fā)出的聲音音調(diào)有什么變化？
波源每完成一次全振動，便向外發(fā)出一個波長的波；而波源的頻率等于單位時間（ 如 1 S )內(nèi)波源完成全振動的次數(shù)，所以波源振動的頻率等于單位時間內(nèi)波源向外發(fā)岀完整的波的個數(shù)。
②觀察者接收到的頻率 f′
對觀察者來說，他接收到的波的頻率等于他在單位時間內(nèi)接收到的完整的波的個數(shù)。
當(dāng)波源和觀察者都不動時
觀察者接收到的波的頻率等于波源的頻率。
當(dāng)波源不動，觀察者以v0向波源運(yùn)動時
觀察者接收到的波的頻率大于波源的頻率。
觀察者接收到的波的頻率小于波源的頻率。
當(dāng)波源不動，觀察者以v0遠(yuǎn)離波源運(yùn)動時
為了進(jìn)一步理解多普勒效應(yīng)，可做這樣一個模擬實(shí)驗(yàn):讓一隊人沿街行走，當(dāng)觀察者站在街旁不動時，每秒鐘有三個人從他身邊經(jīng)過。這種情況下，觀察者接收到的“頻率” 是每秒三人。如果觀察者逆著隊伍前進(jìn)方向行走，那么每秒內(nèi)與觀察者相遇的人數(shù)就會增加，也就是觀察者接收到的“頻率” 增大。這種情景與觀察者逆著波的傳播方向走向波源的情況是相似的。如果觀察者順著隊伍前進(jìn)方向行走，每秒內(nèi)與觀察者相遇的人數(shù)就會減少。
如果觀察者不動，波源向觀察者運(yùn)動
波源S發(fā)出球面波，每一波面的球心就是發(fā)出該波時波源所在的位置。當(dāng)波源不運(yùn)動時，波紋間距是均勻的；而當(dāng)波源向右運(yùn)動時，相當(dāng)于波面的球心向右運(yùn)動，波源右方的波面變得密集，波長變短；波源左方的波面變得稀疏，波長變長。因此，在波源右方的觀察者，單位時間內(nèi)接收到完整的波的個數(shù)就增多，即接收到的頻率增大。
如果觀察者不動，波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動
當(dāng)波源向右運(yùn)動時，波源右方的波面變得密集，波長變短；波源左方的波面變得稀疏，波長變長。因此，在波源左方的觀察者，單位時間內(nèi)接收到完整的波的個數(shù)就減少，即接收到的頻率減少。
當(dāng)波源與觀察者沒有發(fā)生相對運(yùn)動時，觀察者接收到的波的頻率不變，即等于波源的頻率；當(dāng)波源與觀察者相互接近時，觀察者接收到的波的頻率增大；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的波的頻率減小。
多普勒效應(yīng)是波共有的特征
光波、無線電波、微波等都能發(fā)生多普勒效應(yīng)
交通警察可使用多普勒測速儀測定汽車的行駛速度，判斷車輛是否超速。
測速儀向行進(jìn)的汽車發(fā)射某個頻率的無線電波，無線電波遇到車輛發(fā)生反射，車輛相當(dāng)于反射波的波源。測速儀接收到反射波，通過分析反射波的頻率就可顯示出車輛的行駛速度。
醫(yī)學(xué)上用來診斷人體心臟、血管等疾病的彩色超聲多普勒診斷儀（圖 3-43），其基本工作原理也利用了多普勒效應(yīng)。
醫(yī)生先用其向人體組織發(fā)射高頻率的超聲波，再根據(jù)接收的反射超聲波頻率變化來測定心臟跳動、血管血流快慢等情況，依此對病變作出診斷。
電磁波的多普勒效應(yīng)為跟蹤目的物（如導(dǎo)彈、云層等）提供了一種簡便的方法。
當(dāng)目的物從遠(yuǎn)處飛向地面監(jiān)測站上空，或從地面監(jiān)測站上空飛向遠(yuǎn)處時，如果監(jiān)測站不斷發(fā)射恒定頻率的電磁波，由于多普勒效應(yīng)，地面監(jiān)測站接收到的反射波頻率會發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)這種變化，就可確定目的物的距離、方位、速度等。這在軍事、航天、氣象預(yù)報等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。