高一物理必修一《多普勒现象在现实中的应用》知识点.pdfVIP

高一物理必修一《多普勒现象在现实 中的应用》知识点 关于多普勒现象效应在现实生活中有很多的应用： 一、声波的多普勒效应 在日常生活中，我们都会有这种经验： 当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的， 如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应， 它是用发现者克里斯蒂安 多普勒（ChristianDppler,1803-1853）的名字命名的， 多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这 一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其 结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就 增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方 时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析 得到f1= （u+v0）/ （u-v ）f ，其中v 为波源相对于介质的速度，v0为观察者相 对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当 观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0 取负号. 当波源朝观察者运动时v 前面取负号；前波源背离观察者运动时v 取正 号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，ｆ1＞ｆ ；当观察者与声源相互远 离时。ｆ1＜ｆ 二、光波的多普勒效应 具有波动性的`光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国 物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指 出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频 率的变化使人感觉到是颜色的变化. 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；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为 蓝移. 三、光的多普勒效应的应用 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时， 首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据 光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即 v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长 时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不 存在的，它只能是演化的产物. 因而 1948 年伽莫夫（G. Ga5