3.5 多普勒效应 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.5 多普勒效应 奥地利物理学家，数学家和天文学家多普勒，克里斯蒂安·安德烈亚斯，1803年11月29日出生于奥地利的萨尔茨堡 。1842年，他因文章 "On the Colored Light of Double Stars" 、"多普勒效应"(Doppler Effect)，而闻名于世。多普勒的研究范围还包括光学、电磁学和天文学。1853年3月17日，多普勒与世长辞。 声音是如何产生的? 振动发声 大家把手放在自己的喉部发声练习一下，发一个高音，一个低音，看手的感觉有什么不同。 发现：音调的高低与振动的快慢有关 音调高——振动频率快 音调低——振动频率慢 注意仔细听声音除音量大小以外的变化。 注意仔细听声音除音量大小以外的变化。 注意仔细听声音除音量大小以外的变化。 看下面几段录像，注意仔细听声音除音量大小以外的变化。 发声体：远→近→远 音调：低→高→低 如果一辆静止的汽车停在身边，你听到的声音音调会有不同吗? 1.现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）。 2.多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。 一、多普勒效应 模拟实验 过 人 频 率 声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。 二、多普勒效应的成因 x/m y/m 1.当波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动 二、多普勒效应的成因 1.当波源和观察者相对介质都静止不动，即二者没有相对运动时： 单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波。观察者接收到的频率等于波源的频率。 二、多普勒效应的成因 2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动时 2、观察者不动，波源朝观察者运动时 2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动时 （或观察者不动，波源朝观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。 二、多普勒效应的成因 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时 （或观察者不动，波源远离观察者运动时） 二、多普勒效应的成因 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时 （或观察者不动，波源远离观察者运动时） 二、多普勒效应的成因 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时 （或观察者不动，波源远离观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。 二、多普勒效应的成因 波源向右，观察者不动。波源由S1运动到S2。波源右方的波面变得密集，波长变短，左方的波面变得稀疏，波长变长。 波源的运动情况 观察者运动情况 频率的关系 波源静止 观察者静止 观察者接收频率 波源的频率 波源静止 观察者朝着波源运动 波源静止 观察者远离波源运动 波源朝着观察者运动 观察者静止 波源远离观察者运动 观察者静止 等于 大于 大于 小于 小于 总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。 注意： 在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应。 二、多普勒效应的成因 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢。 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去。 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度。 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。 三、多普勒效应的应用 Lavf57.83.100 $