多普勒效應原理及其應用

1、大學生物理論文及科技制作競賽多普勒效應原理及其應用多普勒效應原理及其應用虞金花（08009203）（東南大學自動化學院，南京，211189）摘要：要：多普勒效應是波源和觀察者有相對運動時觀察者接收到的波的頻率與波源發(fā)出不同頻率的現(xiàn)象。本文首先介紹聲波和光波中多普勒效應的原理，然后結合原理闡述多普勒效應在我們現(xiàn)在生活中的廣泛應用。關鍵詞：關鍵詞：多普勒效應；原理；應用DopplerEffect’sPrincipleApplicationY

2、uJinHua(DepartmentofAutomationSoutheastUniversityNanjing211189)Abstract:DopplerEffectisaphenomenonthatwhenthewavesobservershaverelativemotionthefrequencytheobserversreceiveisdifferentfromthefrequencythatitiginallywas.Fir

3、st，thispaperintroducestheprincipleofDopplerEffectthenexplainitswideuseinourdailylifewiththecombinationofitsprinciple.KeyKeywds:wds:DopplerEffectprincipleappplication多普勒效應是為紀念奧地利物理學家及數(shù)學家克里斯琴約翰多普勒而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。多普勒認

4、為，物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高(藍移)。在運動的波源后面，產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低(紅移)。波源的速度越高，所產生的效應越大。根據(jù)光波紅藍移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速，否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現(xiàn)象(包括光波)都存在多普勒效應。1多普

5、勒效應的原理多普勒效應的原理波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。當觀察者移動時也能得到同樣的結論。假設原有波源的波長為λ，波速為c，觀察者移動速度為v：當觀察者走近波源時觀察到的波源頻率為（cv）λ，如果觀察者遠離波源，則觀察到的波源頻率為（cv）λ。1.1聲波中的原理聲波中的原理設聲源的頻率為，聲波在媒質中的速度為vV，波長λ=V。聲波在媒質中傳播的速度與波v源是否運動無關，故總是以決定于媒質特性的速度

6、V來傳播。波的頻率數(shù)值總是等于每秒鐘通過大學生物理論文及科技制作競賽察者觀察到的光頻率f與光源固有頻率f0間的關系變?yōu)椤?多普勒效應的應用多普勒效應的應用多普勒效應在近代科學中有著廣泛的應用。它常用于測量運動物體視線速度，如雷達向飛機發(fā)射已知頻率的電磁波并接收回波，由回波與發(fā)射波頻率之差可定出飛機以多大的速度靠近雷達。同理，可用微波監(jiān)測汽車行駛速度，觀測人造衛(wèi)星發(fā)射的電磁波的頻率變化，以判斷衛(wèi)星的運行情況，測量來自星體的光的多普勒頻移來

7、確定星體自轉和運行的速度等等。2.1激光流速儀激光流速儀利用多普勒效應原理研制的“激光流速儀”可測量氣體、液體的流速。該儀器的基本原理如下圖所示圖3圖4從激光器L發(fā)出單色光來，經(jīng)分光板A后，兩束光都在流經(jīng)O處的雜質微粒上發(fā)生散射，因第一路入射光AO和流體速度分量ucos，方向1?相同，而BO與流體速度分量ucos，方向相反，2?故兩種散射光的多普勒頻移是不同的，其頻率分別是ν1和ν2，應用縱向多普勒效應公式，由于uc很小，得srvcuv

8、???)1(把公式中的c換成流體中光速v=cn，式中的u換成縱向分量ucos，ucos，1?2?svuv???)cos1(11??svuv???)cos1(22??故探測器接收到的兩束散射光頻率之差為)cos(cos2112????????svuvvv若，則得21?????cos2???nuv那么，流速為vnu?????cos2頻率相近的兩散射光在探測器上相互作用而產生拍現(xiàn)象，光電探測器測出每秒鐘光強變化頻率即拍頻。已知，n，，就可以測