高中物理选修3-4-多普勒效应.pdfVIP

多普勒效应

知识集结

知识元

多普勒效应

知识讲解

1．多普勒效应

由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象叫做多普勒效应．多普

勒效应是波独有的特征．

声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波．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又等于单位时间内波源发出的完全波的个数．

观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数．

2．多普勒效应的解释

为简单起见，我们只讨论波源和观察者在二者的连接线上运动的情形．

（1）波源与观察者相对于介质均静止的情况．

观察者所接收到的频率与波源的振动频率相同．

（2）波源静止而观察者运动的情况．

若观察者朝波源运动，由于观察者迎着波传来的方向运动，使得观察者在单位时间内接收到的

完全波的个数大于波源发出的完全波的个数，即观察者接收的频率高于波源频率。

．

若观察者背离波源即顺着波的传播方向运动，观察者的接收频率低于波源频率．

．

（3）观察者静止而波源运动的情况．

当波源S向观察者O运动时，波源在前进过程中，不断地发射出波，而已经发射出的波仍以波

速v前进，而后继波的波源地点（球面的中心）向前移动，所以波源前面的波面被挤紧，因此

波面间隔减小了；波源后面的波面稀疏了，因此，波面间隔增大了，如图所示．

波在介质中的传播速度并没有改变，观察者在波源右方时，即波源接近观察者时，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，；

同样道理，观察者在波源左方时，即波源远离观察者时，接收到的频率减小，．

3．多普勒效应中接收到的频率f的计算公式

（1）波源相对介质静止，观察者以速度v相对于介质运动．．

0

“+”表示观察者走向波源，

“－”表示观察者离开波源．

（2）波源以速度v相对于介质运动，观察者相对于介质静止．．

s

“+”表示波源离开观察者，

“－”表示波源向观察者运动．

（3）波源与观察者同时相对于介质运动．

相向运动：；

反向运动：．

4．多普勒效应的定性分析方法

波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率增大；波源与观察者相互远离，观察者接收到的

频率减小．

5．多普勒效应的应用

（1）多普勒测速仪测车速．

（2）医用彩色超声波多普勒心动图仪测定心脏跳动，血管血流等情况．

（3）电磁波的多普勒效应为跟踪目的物（如导弹、云层等）提供了一种简单的方法．在军

事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用．

（4）用多普勒效应测量其他星系向着还是远离地球运动的速率．

例题精讲

多普勒效应

例1.

下列说法正确的是（）

A．声源静止，观察者向着声源运动时，观察者接收到的频率大于声源的发声频率

B．机械波向某个方向传播时，介质中的质点“随波逐流”

C．电磁波传播时，其传播方向与电场强度方向磁感应强度方向均垂直

D．水面上的油膜呈现彩色条纹是由于光的衍射产生的现象

E．做简谐运动的物体要受到回复力

例2.

关于振动和波的知识下列说法正确的是（）

A．做简谐振动的物体，经过同一位置时，加速度可能不同

B．在受迫振动中，驱动力的频率不一定等于物体的固有频率

C．向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射

波的频率变化就能知道血流速度，这种方法俗称“彩超”

D．两列相干波发生干涉现象时，两波源连线的中垂线上的质点均为振动加强点

例3.

下列说法正确的是（）

A．部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象

B．横波在传播过程中，波峰上的质点运动到相邻的波峰所用的时间为一个周期

C．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场

D．在地球上接收到来自遥远星