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竞赛超高考大纲知识点多普勒效应学习 多普勒效应公式


竞赛超高考大纲知识点多普勒效应学习 多普勒效应公式

文章插图
多普勒效应公式(学习高考大纲以外竞赛中知识点的多普勒效应)
生活中有这样一个有趣的现象:当救护车接近时，声音比以前大；而且车走的时候声音比以前低 。你可能没有意识到，这种现象和医院使用的彩色多普勒信息资源网属于同一原理，即“多普勒效应” 。
【竞赛超高考大纲知识点多普勒效应学习 多普勒效应公式】多普勒效应多普勒效应是为了纪念奥地利物理学家和数学家克里斯蒂安·约翰·多普勒而命名的，他在1842年首次提出了这一理论 。主要内容是由于波源与观测者的相对运动，物体辐射的波长发生变化 。在动波信息资源网络源前，波被压缩，波长变短，频率变高(蓝移)；当在移动的波源后面时，会产生相反的效果 。波长变长，频率变低(红移)；波源的速度越高，效果越大 。根据波的红(蓝)移程度，可以计算出波源沿观测方向移动的速度 。
恒星谱线的移动显示了恒星沿观测方向运动的速度 。除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒频移的程度一般非常小 。所有的波动现象都有多普勒效应 。
虽然没有苹果砸到牛顿头上时“万有引力”的灵感那么神奇，但多普勒效应也是一个偶然的发现 。1842年奥地利的数学家和物理学家多普勒 。一天，他正经过一个铁路道口，这时一列火车从他身边经过 。他发现火车离得远时汽笛声变大，音调变尖，而火车离得近和远时汽笛声变弱，音调变低 。他对这种物理现象很感兴趣，做了一项研究 。发现振动源与观察者之间存在相对运动，使得观察者听到的声音频率与振动源的不同 。这就是频移现象 。因为当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音会发生变化 。当声源远离观察者时，声波的波长增加，音调变低 。当声源靠近观察者时，声波的波长变小，音调变高 。音高的变化与声源和观察者的相对速度以及信息资源网络的声速之比有关 。这个比值越大，变化越明显，后人称之为“多普勒效应” 。
公式:
多普勒效应不仅适用于声波，也适用于所有类型的波，包括电磁波 。科学家埃德温·哈勃利用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论 。他发现远离银河系的天体发出的光的频率降低，也就是向光谱的红端移动，这叫做红移 。天体离开银河系越快，红移越大，说明这些天体离银河系很远 。相反，如果天体正在向银河系移动，光线会发生蓝移 。
在移动通信中，移动台向基站移动时频率变高，远离基站时频率变低，所以在移动通信中要充分考虑多普勒效应 。当然，由于日常生活中我们移动速度的限制，不可能带来非常大的频偏，但不可否认会对移动通信造成影响 。为了避免这种影响在我们的通信中造成问题，我们必须做出各种技术考虑 。这也增加了移动通信的复杂性 。
在单色的情况下，我们眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率，或者解释为电磁场在1秒钟内交替变化的次数 。在可见光区域，频率越低越倾向于红色，频率越高越倾向于蓝色和紫色 。比如氦氖激光产生的亮红色的频率是4.7410±14hz，而水银灯的紫色的频率在710±14hz以上 。这个原理同样适用于声波:声级的感觉对应的是声音对耳朵耳膜施加压力的振动频率(高频声音尖锐，低频声音低沉) 。
如果波源是静止的，静止的接收器接收到的波的振动与波源发出的波的节奏相同:发射频率等于接收频率 。如果波源相对于接收器是运动的，比如彼此离得很远，那么情况就不一样了 。与接收器相比，波源产生的两个波峰之间的距离加长，因此两个波峰到达接收器需要更长的时间 。然后到达接收器时频率降低，感知的颜色向红色移动(如果波源靠近接收器，则相反) 。为了让读者对这种效应的影响有所了解，图中显示了多普勒频移，并近似地给出了远处光源在其相对速度变化时所接收到的频率 。例如，在上面提到的He-Ne激光器的红色谱线中，当波源的速度等于光速的一半时，接收的频率从4.7410±14hz下降到2.3710±14hz，这个值大大降低到红外频段 。
光波的多普勒效应
波动的光也会有这种效应，也叫多普勒-斐索效应 。因为法国物理学家斐索(1819~1896)在1848年独立地解释了来自恒星的波长移动，他指出了利用这种效应测量恒星相对速度的方法 。光波和声波的区别在于，光波频率的变化使人感受到颜色的变化 。如果恒星离我们很远，光线的光谱线就会朝向我们 。如果恒星向我们移动，光线的谱线会向紫光方向移动，这就是所谓的蓝移 。


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