第三章

機械波3.5多普勒效應(yīng)導(dǎo)入仔細聽,注意除音量大小以外的變化現(xiàn)象：當(dāng)摩托車向你駛來時，感覺音調(diào)變高；當(dāng)摩托車離你遠去時，感覺音調(diào)變低。（音調(diào)由頻率決定，頻率高音調(diào)高；頻率低音調(diào)低）多普勒效應(yīng)的定義：當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。

一、多普勒效應(yīng)1842年，奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時就注意到了上面描述的現(xiàn)象。奧地利物理學(xué)家多普勒（1803——1853）思考：為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？如何解釋？①波源振動頻率f：②觀測者接收的頻率f′

:1.幾個基本概念究竟波源的頻率和觀測者接收到的頻率關(guān)系如何？波源每進行一次全振動，就向外發(fā)出一個波，稱為一個完全波，波源的頻率就等于單位時間內(nèi)發(fā)出的波的個數(shù)。單位時間內(nèi)觀測者接收的完整波的個數(shù)。它決定了觀察者聽到的聲音的音調(diào)。二、多普勒效應(yīng)的解釋模擬實驗：（1）觀察者靜止不動，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘假設(shè)有30個人經(jīng)過。f′

=

f（2）當(dāng)觀察者逆著隊伍行走時，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘將大于30個人經(jīng)過。

f′

>

f（3）當(dāng)觀察者與隊伍同向行走且速度比隊伍的小時，數(shù)經(jīng)過的隊伍中的人數(shù)，每分鐘將小于30個人經(jīng)過。f′

<

f模擬實驗：波源的運動情況觀察者運動情況頻率的關(guān)系波源靜止觀察者靜止觀察者接收頻率f′波源的頻率f波源靜止觀察者朝著波源運動波源靜止觀察者遠離波源運動波源朝著觀察者運動觀察者靜止波源遠離觀察者運動觀察者靜止等于大于大于小于小于探究波源頻率與觀測者接收頻率的關(guān)系當(dāng)波源與觀察者有相對運動時：(1)如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；(2)如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率減小。觀察者感覺到波變得密集，即波長減小，接收到的頻率增大。觀察者感覺到波變得稀疏，即波長增大，接收到的頻率減少。①波源朝觀察者運動時②波源遠離觀察者運動時注意：多普勒效應(yīng)是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化，而波源發(fā)出的波的頻率并沒有改變。二、多普勒效應(yīng)的解釋2.多普勒成因分析多普勒效應(yīng)的解釋多普勒效應(yīng)的實驗驗證交通警察向行進中的車輛發(fā)射頻率已知的電磁波,同時測量反射波的頻率,根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度。1.測量汽車速度:雷達測速儀：三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用2.測血液流速(彩超):醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收,測出反射波的頻率變化,就能知道血流的速度。這種方法俗稱“彩超”，可以檢查心臟、大腦和眼底血管的病變。經(jīng)顱多普勒檢查彩超理論和實驗都證明，光波或電磁波都有多普勒效應(yīng)，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。宇宙中的星球都在不停地運動。測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以算出星球靠近或遠離我們的速度。天眼利用多普勒效應(yīng)觀察其他星系3.測星球速度:4.軍事應(yīng)用：脈沖多普勒雷達，多譜勒導(dǎo)航儀中國的殲20第五代隱身戰(zhàn)機中國的武直19武裝直升機課堂小結(jié)多普勒效應(yīng)定義：當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時，使觀察者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。應(yīng)用：成因：如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率減小。多普勒測速、彩超等。課堂檢測1.(多選)下面說法正確的是(

)A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的頻率變化了B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C.多普勒效應(yīng)是因波源與觀察者之間有相對運動而產(chǎn)生的D.多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的答案:BCD解析:當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時會發(fā)生多普勒效應(yīng),故選項C正確;發(fā)生多普勒效應(yīng)時,觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化,而波源的頻率并沒有改變,故選項A錯誤,B正確;此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的,故選項D正確。課堂檢測2.公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的超聲波,結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低。(1)此現(xiàn)象屬于(

)A.波的衍射 B.波的干涉C.多普勒效應(yīng) D.波的反射(2)若該路段限速為100km/h,則該轎車是否超速?(3)若該轎車以20m/s的速度行進,反射回的頻率應(yīng)是怎樣的?答案:(1)C(2)超速(3)偏高課堂檢測解析:

(1)巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出時低,

此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng),選項C正確。(2)因巡警車接收到的頻率低,由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車

在相互遠離,而巡警車車速恒定且在后面,