2020年高中物理竞赛-普通物理学C（修订版）05多普勒效应(共20张PPT)

2020高中物理竞赛 普通物理学C （2020新修版） §14.4 多普勒效应 一、多普勒效应 (Doppler effect) 当波源和观察者中之一，或两者以不同速度同时相对于介质运动时，观察者所观测到的波的频率将高于或低于波源的振动频率，这种现象称为多普勒效应。 观察者所观测到的频率，取决于单位时间内通过观察者的完整波的数目，即 波源静止，观察者以速率Vo向着波源运动 频率升高 波源静止，观察者以Vo离开波源运动时 总之，波源静止，观察者以速率Vo运动时 观察者静止，波源以Vs向着观察者运动时 观察者静止，波源以Vs离开观察者运动时 频率降低 频率升高 频率降低 总之，观察者静止，波源以速率Vo运动时 以上两种情况综合起来，即波源、观察者都运动时有 频率改变的原因：在观察者运动的情况下，频率改变是由于观察者观测到的波数增加或减少；在波源运动的情况下，频率改变是由于波长的缩短或伸长。 注意：弹性波不存在横向多普勒效应。 根据相对性原理和光速不变原理推得 光波多普勒效应 光波存在横向多普勒效应，当光源和观察者的相对速度V 垂直于它们的连线时 分子、原子或离子由于热运动而使它们发射或吸收的光谱线频率范围变宽，这称为谱线多普勒增宽。 当光源远离接收器时，接收到的频率变小，因而波长变长，这种现象叫做 “红移”。如将来自星球的和地面的同一元素的光谱比较，发现几乎都发生红移。这是 “大爆炸”宇宙学理论的重要依据。 例：静止不动的超声波探测器能发射频率为100 kHz的超声波。有一车辆迎面驶来，探测器接收到从车辆反射回的超声波频率为112 kHz。如果空气中的声速为340 ms1 ，试求车辆的行驶速度。 解：超声波传向车辆时 超声波反射回探测器时 所以 解得 练习: 公路检查站上警察用雷达测速仪测来往汽车的速度， 所用雷达波的频率为 。发出的雷达波被一 迎面开来的汽车反射回来，与入射波形成了频率为 的拍频。此汽车是否已超过了限定车速 ？ 设汽车速率为 解： 雷达波传播速率： 测速仪发射的雷达波频率为 发射波与接收波形成的拍频为 由多普勒效应，测速仪接收到的由汽车反射的雷达波频率为 发射波与接收波形成的拍频为 得汽车速率： 汽车超速行