多普勒效应公式(竞赛超高考大纲知识点多普勒效应学习)

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多普勒效应公式(比赛超高考大纲知识点多普勒效应学习)

生涯中有这样一个有趣的现象:当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音比本来高;而车离去的时候声音比本来低。你可能没有意识到,这个现象和医院应用的彩超同属于一个原理,那就是“多普勒效应”。

多普勒效应Doppler effect是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴约翰多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。重要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对活动而发生变更。在活动的波源前面,波被紧缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移blue shift);在活动的波源后面时,会发生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低(红移red shift);波源的速度越高,所发生的效应越大。依据波红(蓝)移的水平,可以盘算出波源循着观测方向活动的速度。

恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向活动的速度,除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的水平一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

虽然不像苹果砸到牛顿头上,激发“万有引力”的灵感那么神奇,多普勒效应也是一个偶然的发明。1842年奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家。一天,他正路过铁路交叉处,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发明火车从远而近时汽笛声变响,声调变尖,而火车从近而远时汽笛声变弱,声调变低。他对这个物理现象觉得极大兴致,并进行了研讨。发明这是由于振源与视察者之间存在着相对活动,使视察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。这就是频移现象。因为,声源相对于观测者在活动时,观测者所听到的声音会产生变更。当声源离观测者而去时,声波的波长增长,声调变得消沉,当声源接近观测者时,声波的波长减小,声调就变高。声调的变更同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大,转变就越明显,后人把它称为“多普勒效应”。

公式:

多普百思特网勒效应不仅仅实用于声波,它也实用于所有类型的波,包含电磁波。科学家爱德文哈勃(Edwin Hubble)应用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发明远离银河系的天体发射的光线频率变低,即移向光谱的红端,称为红移,天体分开银河系的速度越快红移越大,这解释这些天体在远离银河系。反之,如果天体正移向银河系,则光线会产生蓝移。

在移动通讯中,当移动台移向基站时百思特网,频率变高,远离基站时,频率变低,所以我们在移动通讯中要充足斟酌多普勒效应。当然,由于日常生涯中,我们移动速度的局限,不可能会带来十分大的频率偏移,但是这不可否定地会给移动通讯带来影响,为了避免这种影响造成我们通讯中的问题,我们不得不在技巧上加以各种斟酌。也加大了移动通讯的庞杂性。

在单色的情形下,我们的眼睛感知的色彩可以说明为光波振动的频率,或者说明为,在1秒钟内电磁场合交替为变更的次数。在可见区域,这种频率越低,就越趋向于红色,而频率越高的,就趋向于蓝,紫色。比如,由氦——氖激光所发生的鲜红色对应的频率为4.7410^14赫兹,而汞灯的紫色对应的频率则在710^14赫兹以上。这个原则同样实用于声波:声音的高下的感到对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率(高频声音尖厉,低频声音消沉)。

如果波源是固定不动的,不动的吸收者所吸收的波的振动与波源发射的波的节奏雷同:发射频率等于吸收频率。如果波源相对于吸收者来说是移动的,比如相互远离,那么情形就不一样了。相对于吸收者来说,波源发生的两个波峰之间的距离拉长了,因此两上波峰达到吸收者所用的时光也变长了。那么达到吸收者时频率下降,所感知的色彩向红色移动(如果波源向吸收者靠近,情形则相反)。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念,在显示了多普勒频移,近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变更时所吸收到的频率。例如,在上面提到的氦——氖激光的红色谱线,当波源的速度相当于光速的一半时,吸收到的频率由4.7410^14赫兹降低到2.3710^14赫兹,这个数值大幅度地降移到红外线的频段。

光波的多普勒效应

具有波动性的光也会涌现这种效应,它又被称为多普勒-斐索效应.因为法国物理学家斐索(1819~1896年)于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做懂得释,指出了应用这种效应测量恒星相对速度的方法.光波与声波的不同之处在于,(www.isoyu.com原创版权)光波频率的变更使人感到到是色彩的变更. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动,称为红移;如果恒星朝向我们活动,光的谱线就向紫光方向移动,称为蓝移。

光(电磁波)的多普勒效应盘算公式分为以下三种:

⑴纵向多普勒效应(即波源的速度与波源与吸收器的连线共线):f'=f [(c+v)/(c-v)]^(1/2)

其中v为波源与吸收器的相对速度。当波源与视察者接近时,v取正,称为“紫移”或“蓝移”;否则v取负,称为“红移”。

⑵横向多普勒效应(即波源的速度与波源与吸收器的连线垂直):f'=f(1-^2)^(1/2) 其中=v/c

⑶广泛多普勒效应(多普勒效应的一般情形):f'=f [(1-^2)^(1/2)]/(1-cos)

其中=v/c,为吸收器与波源的连线到速度方向的夹角。纵向百思特网与横向多普勒效应分离为取0或/2时的特别情形。