浙江专版2024年高中物理第十二章机械波第56节多普勒效应惠更斯原理讲义含解析新人教版选修3_4.docVIP

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多普勒效应惠更斯原理

多普勒效应及产生的缘由

[探新知·基础练]

1．多普勒效应

(1)音调：音调由频率确定，频率高则音调高，频率低则音调低。

(2)多普勒效应：波源与视察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变更的现象。

2．多普勒效应产生的缘由

(1)波源与视察者相对静止时，1s内通过视察者的波峰(或密部)的数目是肯定的，视察者观测到的频率等于波源振动的频率。

(2)当波源与视察者相互靠近时，1s内通过视察者的波峰(或密部)的数目增加，视察到的频率增加；反之，当波源与视察者相互远离时，视察到的频率变小。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．发生多普勒效应时，波源发出的频率不变。(√)

2．多普勒效应说明波源的频率发生变更。(×)

3．多普勒效应是指视察者接收到的频率比波源发出的频率大的状况。(×)

[释疑难·对点练]

多普勒效应的产生

(1)波源完成一次全振动，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。

(2)视察者听到的声音的音调，是由视察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数确定的。

①波源和视察者相对静止。视察者接收到的频率等于波源的频率；

②波源和视察者有相对运动。视察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变更，即感觉到波的频率发生变更。

波源与视察者假如相互靠近，视察者接收到的频率增大；二者假如相互远离，视察者接收到的频率减小。

(3)多普勒效应是波的特性，不只是机械波会产生多普勒效应，后面所学的光波、电磁波也会产生这一现象。

[特殊提示]发生多普勒效应是由于波源与视察者发生了相对运动，而与波源到视察者的距离无关。

[试身手]

1．(多选)下列哪些现象是多普勒效应造成的()

A．远去的汽车声音越来越小

B．炮弹迎面飞来，声音刺耳

C．火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低

D．大风中，远处人的说话声时强时弱

解析：选BC声波音调的凹凸由其频率确定，据多普勒效应，当声源与视察者发生相对运动时，视察者听到的音调会变更，B、C正确；声音的强弱由声波的能量确定，声源越近，声波能量越大，听起来越洪亮，但音调不肯定变更，A、D项不是由多普勒效应造成的。

多普勒效应的应用

[探新知·基础练]

1．测车辆速度

交警向行进中的车辆放射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，依据反射波频率变更的多少就能知道车辆的速度。

2．测星球速度

测量星球上某些元素发出的光波的频率。然后与地球上这些元素静止时发光的频率比照，可得星球的速度。

3．测血流速度

向人体内放射已知频率的超声波，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更就可得血流速度。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．利用超声波的多普勒效应可以测车辆速度。(√)

2．人们可以依据接收到太阳光的频率变小推断太阳离地球远去。(√)

3．在医学上，医生依据超声波的多普勒效应测量血流速度。(√)

[释疑难·对点练]

1．多普勒效应再理解

(1)多普勒效应是指视察者所接收到的波的频率与波源频率不同的现象，并不是接收到的波的强度发生变更的现象。

(2)发生多普勒效应时，波源的频率并没有变更，是接收者接收到的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变更(大于或小于波源频率)。

(3)多普勒效应的产生不是取决于波源与视察者之间的距离，而是取决于二者相对速度的大小和方向。

2．多普勒效应应用

(1)交警向行进中的车辆放射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，依据反射波的频率变更的多少就能知道车辆的速度。

(2)利用多普勒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，光波频率的变更使人感觉到的是颜色的变更。假如恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；假如恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。波源的速度越高，所产生的效应越大，依据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

(3)了解血液流淌速度，可以通过放射超声波来实现。由于血管内的血液是流淌的物体，所以超声波振源与相对运动的血液间就产生多普勒效应。血管向着超声源运动时，反射波的波长被压缩，因而频率增加。血管离开声源运动时，反射波的波长变长，因而在单位时间里频率削减。反射波频率增加或削减的量，是与血液流淌速度成正比，从而就可依据超声波的频移量，测定血液的流速。

[试身手]

2．(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应()

A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来推断遥远天体相对于地球的运动速度

B．交警向行进中的汽车放射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，依据接收到的频率