多普勒

1、多普勒效應(yīng)指出，波在波源移向觀察者時(shí)接收頻率變高，而在波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)接收頻率變低。當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結(jié)論。但是由于缺少實(shí)驗(yàn)設(shè)備，多普勒當(dāng)時(shí)沒有用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、幾年后有人請(qǐng)一隊(duì)小號(hào)手在平板車上演奏，再請(qǐng)訓(xùn)練有素的音樂家用耳朵來辨別音調(diào)的變化，以驗(yàn)證該效應(yīng)。假設(shè)原有波源的波長為λ，波速為c，觀察者移動(dòng)速度為v：當(dāng)觀察者走近波源時(shí)觀察到的波源頻率為（cv）λ，如果觀察者遠(yuǎn)離波源，則觀察到的波源頻率為（cv）λ。一個(gè)常被使用的例子是火車

2、的汽笛聲，當(dāng)火車接近觀察者時(shí)，其汽鳴聲會(huì)比平常更刺耳.你可以在火車經(jīng)過時(shí)聽出刺耳聲的變化。同樣的情況還有：警車的警報(bào)聲和賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)聲。如果把聲波視為有規(guī)律間隔發(fā)射的脈沖，可以想象若你每走一步，便發(fā)射了一個(gè)脈沖，那么在你之前的每一個(gè)脈沖都比你站立不動(dòng)時(shí)更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來不動(dòng)時(shí)遠(yuǎn)了一步。或者說，在你之前的脈沖頻率比平常變高，而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。產(chǎn)生原因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長的波，頻率表示單

3、位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率會(huì)改變?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大同樣的道理，當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到如果波源是固定不動(dòng)的，不動(dòng)的接收者所接收的波的振動(dòng)與波源發(fā)射的波的節(jié)奏相同：發(fā)射頻率等于接收頻率。如果

4、波源相對(duì)于接收者來說是移動(dòng)的，比如相互遠(yuǎn)離，那么情況就不一樣了。相對(duì)于接收者來說，波源產(chǎn)生的兩個(gè)波峰之間的距離拉長了，因此兩上波峰到達(dá)接收者所用的時(shí)間也變長了。那么到達(dá)接收者時(shí)頻率降低，所感知的顏色向紅色移動(dòng)（如果波源向接收者靠近，情況則相反）。為了讓讀者對(duì)這個(gè)效應(yīng)的影響大小有個(gè)概念，在顯示了多普勒頻移，近似給出了一個(gè)正在遠(yuǎn)離的光源在相對(duì)速度變化時(shí)所接收到的頻率。例如，在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線，當(dāng)波源的速度相當(dāng)于光速的一半時(shí)，

5、接收到的頻率由4.7410^14赫茲下降到2.3710^14赫茲，這個(gè)數(shù)值大幅度地降移到紅外線的頻段。光波的多普勒效應(yīng)具有波動(dòng)性的光也會(huì)出現(xiàn)這種效應(yīng)，它又被稱為多普勒斐索效應(yīng).因?yàn)榉▏锢韺W(xué)家斐索（1819~1896年）于1848年獨(dú)立地對(duì)來自恒星的波長偏移做了解釋，指出了利用這種效應(yīng)測(cè)量恒星相對(duì)速度的辦法.光波與聲波的不同之處在于，光波頻率的變化使人感覺到是顏色的變化.如果恒星遠(yuǎn)離我們而去，則光的譜線就向紅光方向移動(dòng)，稱為紅移；如果恒