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1、上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲 10.6 多 普 勒 效 應(yīng)10.6.1 波源靜止而觀察者運(yùn)動(dòng) 10.6.2 觀察者靜止而波源運(yùn)動(dòng) 10.6.3 觀察者和波源在同一直線上運(yùn)動(dòng) 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲 10.6 多 普 勒 效 應(yīng)多普勒效應(yīng)由于波源和觀測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成觀測(cè)頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象.v是介質(zhì)中某點(diǎn)三量的關(guān)系. 關(guān)系式 振源、觀測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直接影響觀測(cè)者探測(cè)到的頻率. 觀察者觀測(cè)到的波速 v 與觀測(cè)到的波長(zhǎng) 之比稱為觀測(cè)頻率 v波源和觀察者相對(duì)于介質(zhì)靜止 . 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和
2、聲 以介質(zhì)為參考系，并設(shè)波源和觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)都發(fā)生在它們之間的聯(lián)線上.v源波源相對(duì)于介質(zhì)的速度,趨近觀察者為正; v觀 觀察者相對(duì)介質(zhì)的速度,趨近波源為正; v介質(zhì)中的波速 波源發(fā)射頻率.10.6.1 波源靜止而觀察者運(yùn)動(dòng) 即 v 源= 0, v觀 0 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲 觀vv )1( vv 觀 觀察者迎向波源，相對(duì)觀察者波的速率 v+v觀 ，單位時(shí)間通過(guò)觀察者的完整波長(zhǎng)數(shù)（頻率）為頻率升高觀察者離開(kāi)波源，同理可得觀察者接受到的頻率： vvv觀頻率降低S 0源vvTvv觀vvv觀 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲00 觀源vv v
3、Tvv v 1 源 Tvv源源迎著觀察者，觀測(cè)者測(cè)到的頻率為：遠(yuǎn)離 vTS Tv源v 10.6.2 觀察者靜止而波源運(yùn)動(dòng) 源vv v 源vv v 21 o 源v s2s1s 觀 = 0v 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲Tvvv源觀 源觀vv vv觀測(cè)者測(cè)得頻率為：注意： 對(duì)于彈性波，不存在橫向多普勒效應(yīng)，因此，如果波源和觀測(cè)者的運(yùn)動(dòng)不是沿它們的聯(lián)線方向（縱向），以上各式中的v 源和v觀應(yīng)當(dāng)理解為波源和觀測(cè)者的速度的縱向分量.相向遠(yuǎn)離 10.6.3 觀察者和波源在同一直線上運(yùn)動(dòng)Tvvv源觀 源觀vv vv 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲 分別用
4、1和2 表示波源速度和觀察者速度與波源與觀察者連線的夾角，有 12coscos源觀vv vv 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲超聲多普勒效應(yīng)測(cè)血流速利用聲波的多普勒效應(yīng)可以測(cè)定流體的流速，振動(dòng)體的振動(dòng)和潛艇的速度，還可以用來(lái)報(bào)警和監(jiān)測(cè)車速。在醫(yī)學(xué)上，利用超聲波的多勒效應(yīng)對(duì)心臟跳動(dòng)情況進(jìn)行診斷，如做超聲心動(dòng)、多普勒血流儀等. 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲例題1 如圖表示用超聲波多普勒效應(yīng)測(cè)血球速度。換能器T發(fā)射超聲波射于血球，并接受反射波. 試研究如何用此儀器測(cè)出血球速度大小.解 聲波從換能器T射向血球C，換能器和血球分別為靜止波源和運(yùn)動(dòng)的觀察
5、者，血球接受到的頻率為v和v 血各表示聲波在靜止介質(zhì)中的波速和血球速率，為T與血球C連線與血球速度夾角，為超聲波發(fā)射頻率. (1)vvv /)cos( 血 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲 cos2 vv 血 cos2 vv血血vv coscos血血vv vv 換能器接受到的頻率 )cos( 血vvv (2)由（1）和（2）得 血球速率為 換能器發(fā)出的和接受到的頻率之差(多普勒頻移) 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲例題2一聲源振動(dòng)的頻率為2040 H z ,以速度u向一反射面接近,觀察者在A處測(cè)得拍頻 H z,如聲速為 340 m/s ,求波源
6、移動(dòng)的速度.如果波源不動(dòng),反射面以速度VR=0.20m/s向觀察者接近,測(cè)得拍頻4 H z ,求波源的頻率.解1. 觀察者不動(dòng)，波源運(yùn)動(dòng).觀察者接收到的頻率有：直接從遠(yuǎn)離它的波源來(lái)的聲音和經(jīng)反射面反射后的頻率，兩者形成拍.反射面接收到的是向它接近的波源的頻率；反射面不動(dòng)所以反射面入射頻率等于反射頻率.反射面A觀察者u聲源 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲suVVuVV s來(lái)自波源由反射面解出：反射面A觀察者u聲源拍頻 m/s 25.0u2. 若波源不動(dòng)，反射面運(yùn)動(dòng).觀察者接收到的頻率有：直接從靜止的波源來(lái)的聲音和經(jīng)相向運(yùn)動(dòng)的反射面反射后的頻率，兩者形成拍.反射面A觀察者聲源V 上 頁(yè) 下 頁(yè) 結(jié) 束返 回 第 十 章 波 動(dòng) 和 聲反射面接收到的是“觀察者”接近波源的頻率；因反射面運(yùn)動(dòng)，所以，A 觀察者接收到的反射頻率是反射面作為運(yùn)動(dòng)的波源而來(lái)的反射頻率. sR VVV 反射面反射面 RR VV V sRRssRR 2 VV VVV VV 來(lái)自波源來(lái)自反射面拍頻 H z3398H z2.02 4)2.0340(2 RRs VVV
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