第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 1页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
发射频率
s?
接收频率
人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？
接收频率 —— 单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数,
s?
讨论只有波源与观察者相对静止时才相等,
多普勒效应 (Doppler effect)
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 2页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
一 波源不动，观察者相对介质以速度 运动
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观察者接收的频率
uu o' v 观察者 向 波源运动观察者 远离 波源
u
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 3页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
二 观察者不动，波源相对介质以速度 运动
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 4页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
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' v u u 波源 向 观察者运动观察者接收的频率 波源 远离 观察者 s' v u
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 5页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
三 波源与观察者同时相对介质运动 ),( os vv
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若波源与观察者不沿二者连线运动 ov?
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观察者 向 波源运动 +,远离,
波源 向 观察者运动,远离 +,
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 6页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
当 时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，
波的能量高度集中形成 冲击波 或 激波,如核爆炸、超音速飞行等,
usv
5） 卫星跟踪系统等,
1） 交通上测量车速；
2） 医学上用于测量血流速度；
3） 天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；
4） 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
多普勒效应的应用
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1P
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 7页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
激波
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S
· · · ·
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时，
（冲击波） （ shock wave）
— 后发出的波面将超越先发出的波面，
形成 锥形波阵面 ——
S
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v
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冲击波带
u
Sv
—— 马赫数对超音速飞机的最小飞行高度要有一定限制。
马赫锥
（ Mach number）
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 8页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
超音速的子弹在空气中形成的激波
（马赫数为 2 ）
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 9页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
警察用多普勒测速仪测速 超声多普勒效应测血流速第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 10页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
作起始脉冲和截止脉冲。
高能带电粒子在介质中的速度超过光在介质中的速度时,将发生锥形的电磁波 — 切连柯夫辐射。
可用来探测高能带电粒子。脉冲重叠,也可用来不易引起电磁激波 — 切连柯夫辐射 (Cerenkov radiation)：
它发光持续时间短 （数量级 10 -10s），
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 11页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
5） 卫星跟踪系统等,
1） 交通上测量车速；
2） 医学上用于测量血流速度；
3） 天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；
4） 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
多普勒效应的应用第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 12页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
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1）
Hz5.454Hz500330 30330' -?
解
m / s60,0m / s,330 sBsA vvu
例 1 A,B 为两个汽笛，其频率皆为 50Hz,A 静止,B 以 60m/s 的速率向右运动,在两个汽笛之间有一观察者 O，以 30m/s的速度也向右运动,已知空气中的声速为 330m/s，求：
A O B
Ov? sB
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1） 观察者听到来自 A 的频率
2） 观察者听到来自 B 的频率
3） 观察者听到的拍频第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 13页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
Hz5.4 6 1Hz5 0 0603 3 0 303 3 0
3） 观察者听到的拍频
Hz7
A O B
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3） 观察者听到的拍频
2） 观察者听到来自 B 的频率例 1 A,B 为两个汽笛，其频率皆为 50Hz,A 静止,B 以 60m/s 的速率向右运动,在两个汽笛之间有一观察者 O，以 30m/s的速度也向右运动,已知空气中的声速为 330m/s，求：
2）解第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 14页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
例 2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为,已知空气中的声速为,
求 车速,
k H z1 0 0
k H z110" 1ms330u
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解 1） 车为接收器
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2） 车为波源 '"
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车速 1s0 hkm8.56"" uvv
发射频率
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接收频率 —— 单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数,
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讨论只有波源与观察者相对静止时才相等,
多普勒效应 (Doppler effect)
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 2页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
一 波源不动，观察者相对介质以速度 运动
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观察者接收的频率
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第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 3页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
二 观察者不动，波源相对介质以速度 运动
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波源 向 观察者运动,远离 +,
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波的能量高度集中形成 冲击波 或 激波,如核爆炸、超音速飞行等,
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1） 交通上测量车速；
2） 医学上用于测量血流速度；
3） 天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；
4） 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
多普勒效应的应用
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超音速的子弹在空气中形成的激波
（马赫数为 2 ）
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 9页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
警察用多普勒测速仪测速 超声多普勒效应测血流速第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 10页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
作起始脉冲和截止脉冲。
高能带电粒子在介质中的速度超过光在介质中的速度时,将发生锥形的电磁波 — 切连柯夫辐射。
可用来探测高能带电粒子。脉冲重叠,也可用来不易引起电磁激波 — 切连柯夫辐射 (Cerenkov radiation)：
它发光持续时间短 （数量级 10 -10s），
第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 11页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
5） 卫星跟踪系统等,
1） 交通上测量车速；
2） 医学上用于测量血流速度；
3） 天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；
4） 用于贵重物品、机密室的防盗系统；
多普勒效应的应用第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 12页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
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例 1 A,B 为两个汽笛，其频率皆为 50Hz,A 静止,B 以 60m/s 的速率向右运动,在两个汽笛之间有一观察者 O，以 30m/s的速度也向右运动,已知空气中的声速为 330m/s，求：
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1） 观察者听到来自 A 的频率
2） 观察者听到来自 B 的频率
3） 观察者听到的拍频第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 13页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
Hz5.4 6 1Hz5 0 0603 3 0 303 3 0
3） 观察者听到的拍频
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2） 观察者听到来自 B 的频率例 1 A,B 为两个汽笛，其频率皆为 50Hz,A 静止,B 以 60m/s 的速率向右运动,在两个汽笛之间有一观察者 O，以 30m/s的速度也向右运动,已知空气中的声速为 330m/s，求：
2）解第五章 机械波§ 5-6 多普勒效应 冲击波第 14页2009年 7月 31日星期五 http://blog.sina.com.cn/phy
例 2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为,已知空气中的声速为,
求 车速,
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解 1） 车为接收器
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2） 车为波源 '"
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