- 1、本文档共3页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
光学多普勒效应及其在激光中的应用
光学多普勒效应及其在激光中的应用
刘韬
北京工业大学 应用数理学院 000611 班
指导教师:俞宽新
摘要 讨论了光学多普勒效应,分别按照光源静止、观察者运动和观察者静止、光源运动两种情况
推导出频移公式。将光学多普勒效应用于激光发光机理中,给出表观中心频率和共振速度的计算公
式。
关键词 光学多普勒效应,频移公式,表观中心频率,共振速度
一、光学多普勒效应
1842 年,德国一位名叫多普勒的数学家,一天,他正路过铁路交叉处,恰逢一列火车从他身旁
驰过,他发现火车从远而近时汽笛声变响,音调变尖,而火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。
他对这个物理现象很感兴趣,并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动,使
观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。因为是多普勒首先提出来的,所
以称为多普勒效应。辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波
被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移 (blue shift)) 。在运动的波源后面,产生相反的效应。
波长变得较长,频率变得较低 (红移 (red shift)) 。波源的速度越高,所产生的效应越大。根据光波
红 / 蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。恒星光谱线的位移显示恒星循着观测
方向运动的速度。除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现
象 (包括光波) 都存在多普勒效应。
下面来推导多普勒效应的公式:随后介绍课件中的多普勒效应是如何演示的。设观察者运动速
度为v ,c 为光速,那么单位时间内观察者运动距离为v ,观察者接收频率为ν ,光源频率为ν 。
B B 0
那么ν 指观察者在单位时间内接收到的光波的数目。分两种情况进行讨论
1、波源静止,观察者运动
首先假定观察者向波源运动。在这种情况下,观察者在单位时间内所接收到的完全波的数目比
静止时要多。这是因为,在单位时间内,原来位于观察者处的波阵面向右传播了 c 的距离,同时观
察者自己向左运动了vB 的距离,这就相当于波通过观察者的总距离为vB +c,因而这时在单位时间内,
观察者所接收的波的数目为
c +vB c +vB c +vB 0
ν 0 ν (1)
λ c /ν c
即
c +vB 0
ν ν (2 )
c
当观察者远离波源运动时,同理,取负号。
2、波源运动,观察者静止
波源运动时,仍按自己的频率发射波,在一个周期 T 内,波传播了cT 距离,波源位置由 S1 运动
到了 S2,移过距离为 VsT 。由于,波源的运动,波长变小了,实际波长为
c ?v
cT v T c v T s (3 )
λ =? ( =? )
s s
ν
0
由于观察者静止,所以他接收到的频率就是波的频率
文档评论(0)