6-6多普勒效应

*,第六章 机械波,6-6,多普勒效应,发射频率,接收频率,人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？,讨论,只有波源与观察者相对静止时才相等,.,1,1842,年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时注意到了当波源和观察者相对于介质有相对运动时，观察者接收到的波频会改变多普勒效应。,2,水波的多普勒效应（波源向左运动）,3,波源频率,S,单位时间内波源的振动次数或发出的完整波数,.,接收频率,R,单位时间内接收器接收到的振动次数或完整波数,.,波的频率,介质质元在单位时间内振动的次数或通过该介质中某点的完整波数,.,波源相对介质的速度,v,S,.,接收器相对介质的速度,v,R,.,波相对介质的速度,u,.,三种速度和三种频率：,4,一 波源不动，接收器相对介质以速度 运动,观察者接收到,(,v,R,+,u,)dt,内的波，其频率为,其中,5,观察者接收的频率,观察者向波源运动,观察者远离波源,一 波源不动，接收器相对介质以速度 运动,6,二 观察者不动，波源相对介质以速度 运动,7,波源向观察者运动,观察者接收的频率,波源远离观察者,A,波源向观察者运动时在介质中的波长为,8,三 波源与接收器同时相对介质运动,若波源与观察者不沿二者连线运动,观察者向波源运动,，远离,.,波源向观察者运动，远离,.,9,播放教学片,CD2,多普勒效应,442,10,可以用相对论证明,当光源与接受器在同一直线上运动时,若二者相互接近,则,若二者相互远离,则,蓝移,红移,1.,天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；,多普勒效应的应用举例,11,2.,测速：,测量运动物体的速度,如飞机接近雷达的速度；,交通上测量车速；,人造卫星的跟踪（,P232,）；,流体的流速；,天体相对地球的速度等。,多普勒效应的应用举例,12,补充例,1,利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为,.,已知空气中的声速为 ，求车速,.,解,1,）车为接收器,2,）车为波源,车速,13,3.,医学上用于测量血流速度；,多普勒效应的应用举例,14,水下多,普勒声纳：,作用：水下挖掘、水下管线铺设、,水下探寻、钻探定位和水下工程施工、水下远距残骸监测、海底地形测绘等。,水星微型声纳,Mercury,泰坦小型声纳,Titan,4.,测距,多普勒效应的应用举例,15,当波源的速度,v,S,超过介质中的波速,u,会出现什么情况？,四、冲击波（激波）,观察虫子在水中以不同 速度游动时的情形，虫子的速度为,v,S,，水波的波速为,u,。,16,波源相对介质运动时波的频率为,四、冲击波（激波）,如果,运动着的波源的前方不可能有任何波动。,波源从,S,1,经,t,时间后到达,S,点时，,S,1,的波阵面为半径为,ut,的球面，波源在整个过程中在发出所有的波前将形成一个圆锥面叫马赫锥。,17,当 时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成冲击波或激波，如核爆炸、超音速飞行等,.,18,冲击波带,马赫数,对超音速飞机的最小飞行高度要有一定限制,马赫锥,形成的锥叫马赫锥,19,美军“大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间,20,美军“大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间,21,美军“大黄蜂”战斗机突破音障的瞬间,22,超音速的子弹在空气中形成的激波,.,（马赫数为,2,）,当带电粒子在介质中以超过介质中光速的速度运动时，会激发锥形电磁辐射,切连科夫辐射。,本节结束,23,