《多普勒效应》PPT课件

在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 （蓝移 ）； 当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 （红 移 ）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计 算出波源循着观测方向运动的速度。
在平衡的情况下，水的表面是水平的。水面发生扰动时，使水面恢复水平的回 复力有两个，一个是重力，另一在波长很小时，表面张力的作用是主要的，这种波叫做表面张力波。对于 波长很长很长的波，表面张力的作用可以忽略，波动主要是重力作用的结果， 这种波叫做重力波。 由于水的不可压缩性，波峰中的水必然是从附近的波谷中流出来的。因此，水 波中的每个质点的运动都是由纵向运动和横向运动合成的。
多普勒效应在科学技术上有着十分广泛的应用，例如基于多普勒效应 的雷达测速仪已应用于车辆、导弹、卫星等运动目标的监测；医学上的多 普勒超声诊断仪可用来检查人体内脏的运动、血液的流速和流量情况等。
-超声波在传播过程中要发生反射，折射以及多普勒效应等。超声波在介质中传播 时，发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官，会发生形态及强度各异的反射。 声束通过肿瘤组织，声能的吸收和衰减现象也比较明显。由于人体组织器官的生理， 病理，解剖情况的不同，对超声波的反射，折射和吸收衰减各不相同。超声诊断就 是根据这些反射信号的多少，强弱，分布规律来判断各种疾病。 -交警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波（通常是红外线），同时测量反射波 的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．装有多普勒测速仪的警 车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打 印在照片上。
——所有波动现象都存在多普勒效应
因为一切波都有周期性的变化，观察者在单位时间内可以感知不等的周期变化， 即频率，这取决于两者的运动关系。 火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖， 而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低—— 振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源 频率的现象。 原因：声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当 声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时， 声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声 速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为“多普勒效应”。 波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变 低。当观察者移动时也能得到同样的结论。

2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不 仅机械波，电磁波和光波也会发生多普 勒效应．
多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对 运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它 是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．
三、多普勒效应的应用
1. 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断 火车的运动方向和快慢.
6、万里长城 我国古代伟大的工程之一。始建于春秋战国（西元前770～
476），今存者为明代所修建。西起嘉峪关，东到丹东鸭绿江畔 的虎山口。
长城是有史以来唯一在太空中可看到的三度空见建筑物。长
城东段经过山地或丘陵地，古称“用险制塞”，起伏蜿蜒，形式 雄峻；遥望我国山川的伟大形势，将令人叹服先民开疆拓土的艰 难，而激起无限的壮志雄心。
7、毛索洛斯墓庙 毛索洛斯墓庙位于哈利卡纳素斯，在土耳其的西南方，底部建筑
为长方形，面積是40米(120呎)乘30米(100呎)，高45米(140呎)，其 中墩座墙高20米，柱高12米，金字塔高7米，最顶部的马车雕像高6 米建筑物被墩座墙围住，旁边以石像作装饰，顶部的雕像是四匹马 拉著一架古代双辆战车。
3、法洛斯灯塔 法洛斯灯塔与其余六个奇观绝对是不同，因为它并不
带有任何宗教色彩，纯粹为人民实际生活而建，法洛斯灯 塔的灯光在晚上照耀着整个亚历山港，保护著海上的船只， 另外，它亦是当时世上最高的建筑物。
4与、罗巴得比斯伦岛空巨中像花一园样，考古学家至今都未能找到空中花园的遗迹， 事实上，不少在自己著作中提到空中花园的古人也只是从别人 口
史,传说等,加以整理,在班上交流。
长城建筑小常识:长城是防御性的军事设施, 由城墙,敌台,墙台,城堡关城.烽火台等构成。
有关长城的传说:孟姜女哭长城,周幽王 烽火戏诸侯,击石燕鸣,父子喜相逢,康熙 叫关工匠巧算城墙砖……

★理解：
只讨论波源和观察者在二者的连线上的运动情况
1）波源与观察者相对介质均静止的情况。 设波源频率为20HZ，则波源每秒发出 20个完全波。 波速v=fλ，所以每秒经过观察者20个完 全波，也就是 观察者每秒接受到20个完全波。
2）波源静止而观察者运动
●S ● A
观察者单位时间内接受到的完全波的个数大于波源发出的完 全波的个数。
多普勒效应 、次声波、超声波
一、波源的频率和观察者接受的频率
①、波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
②、观察者接受到的频率等于观察者在单位时间内接受到完全波的 个数。
二、多普勒效应
同学门是否观察到汽车迟来时音调变高，迟离你远去时音调变低， 这种现象就是今天讲的多普勒效应。
★定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察 者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应，它是 奥地利物理学家多普勒（1803——1853）首先发现 的。因此以他的名字命名。
Байду номын сангаас
3）观察者止，波源运动
当波源s向观察者o运动时波源在前进过程中不断发射出波， 而已经发射出的波仍以波速v前进而继波 的波源点向前移了， 所以波源前面的波而被挤 紧，因此波长 减小了波源后面的 波源面稀疏了，波长变大了。
S
●A
因此在前方的观察者单位时间内接受到的完全波的
个数就越多 即 f观 ＞f源 。
◆次声波、超声波
定义：次声波 20HZ以下， 超声波大于2000HZ。 ★超声波
超声波比可闻声波的波长短的多，它基本上是沿直线传播的， 可以定向发射。超声波在水中传播的距离要比光波和无线 电波远的多。

要点二
量子计算和量子通信
多普勒效应在量子计算和量子通信中起到重要作用，特别是在处理量子比特的运动和相互作用时。随着量子技术的不断发展，多普勒效应在量子力学领域的应用将更加广泛。
生物学和医学成像
多普勒效应在生物学和医学成像中广泛应用，特别是在超声波成像和血流检测方面。通过利用多普勒效应，可以更准确地检测和分析生物体内的血流和组织运动。
2. 将干涉仪固定在可移动平台上，以便模拟观察者和光源的相对运动。
3. 调整干涉仪和参考光束的角度，使两束光在干涉仪内相干叠加。
4. 移动可移动平台，模拟观察者和光源之间的相对运动，并记录干涉现象的变化。
实验结果：通过比较不同相对速度下的干涉现象，可以验证光波多普勒效应的存在，观察到干涉条纹的移动量随着观察者和光源之间的相对速度变化而变化。
详细描述
多普勒效应在医学、交通、天文学和移动通信等领域都有广泛的应用。例如，医学超声设备利用多普勒效应来检测血流速度和方向；交通雷达利用多普勒效应来测量车辆的速度；天文学家通过多普勒效应来测量恒星和行星的运动速度；而在移动通信领域，多普勒效应则被用来提高信号传输的稳定性和准确性。
02
CHAPTER
《多普勒效应》课件
目录
多普勒效应概述多普勒效应的原理多普勒效应的实验验证多普勒效应的实际应用多普勒效应的未来发展
01
CHAPTER
多普勒效应概述
总结词
多普勒效应是指波源和观察者之间相对运动时，观察者接收到的波频率发生变化的现象。
详细描述
多普勒效应是物理学中的一个重要概念，它描述了当波源和观察者之间有相对运动时，观察者接收到的波频率与波源发出的波频率不一致的现象。这种现象在声波、电磁波等许多领域都有广泛的应用。

3
医学影像
驻波多普勒效应可用于医学影像中的超 声诊断，帮助医生观察血液流速和心脏 功能。
液位测量
驻波多普勒效应可用于液位测量中的雷 达和超声波传感器，精确测量液体的高 度和流速。
结论
1 驻波多普勒效应的意义
驻波多普勒效应为我们理解波的行为和相对 运动提供了重要的参考和应用基础。
2 展望未来应用
驻波多普勒效应有潜力在更广泛的领域应用， 如无线通信、智能交通系统等。
参考文献
1. 文献1 2. 文献2 3. 文献3 4. 文献4
幅度特性
波的振幅会随着波源 和观察者的相对运动 而发生变化。
相位特性
波的相位会随着波源 和观察者的相对运动 而发生变化。
相关系数
波的频率、振幅和相 位之间存在相关关系， 可通过数学模型予以 描述。
驻波多普勒效应的应用
1
炮弹偏转控制
2
驻波多普勒效应可应用于导弹和炮弹中
的雷达系统，以控制其偏转和跟踪目标。
《驻波多普勒效应》PPT 课件
驻波多普勒效应的探索
概述
1 驻波多普勒效应是什么
驻波多普勒效应是当波源和观察者相对运动时，由于观察者接收到的波的频率和振幅发 生变化的现象。
2 原理简介
的关系。
3 应用领域
在医学、天文学、气象学、雷达和声纳等领域有广泛的应用。
驻波多普勒效应的实验
实验步骤
通过改变波源或观察者的相 对运动，在实验室中模拟驻 波多普勒效应的现象。
实验装置
使用声音或电磁波的发射器 和接收器，测量波的频率和 振幅的变化。
实验结果
观察到波的频率和振幅随着 波源和观察者的相对运动而 发生变化。
驻波多普勒效应的特点

C．多普勒效应是由于波源与观察者之 间有相对运动而产生的
D．只有声波才可以产生多普勒效应
2、当火车进站鸣笛时，我们可听到的声 调________ A．变高 B．不变高 C．越来越沉 D．不知声速和火车车速，不能判断
光反应
光反应包括多个反应，最重要的是发生在 两种叶绿素蛋白质复合体（光系统Ⅰ和光 系统Ⅱ）中的电子被光激发的反应。
贮存在NADPH 和 ATP 中
• 活跃的化学能意味着什么?
意味着能量很容易释放，供碳反应阶 段合成有机物利用。
• NADPH除了是携带一定能量的物质外， 还具有什么性质？ NADPH是强还原剂。
• NADPH用来还原什么？
光反应总结
• 场所：叶绿体的囊状结构（类囊体）薄膜
• 条件： 光、色素、酶
多普勒效应：由于波源和观察者之间有 相对运动，使观察者感到频率变化的现 象叫做多普勒效应．
二、多普勒效应的成因
声源完成一次全振动，向外发出一个波 长的波，频率表示单位时间内完成的全 振动的次数，因此波源的频率等于单位 时间内波源发出的完全波的个数，而观 察者听到的声音的音调，是由观察者接 收到的频率，即单位时间接收到的完全 波的个数决定的．
2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不 仅机械波，电磁波和光波也会发生多普 勒效应．
多普勒效应是指由于波源和观察者之间有 相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象， 它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．
三、多普勒效应的应用
1. 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断 火车的运动方向和快慢.
实验
1、当波源和观察者相对介质都静止不动． 即二者没有相对运动时
单位时间内波 源发出几个完 全波，观察者 在单位时间内 就接收到几个 完全波．观察 者接收到的频 率等于波源的 频率．

救护车与观察者 之间相对运动。
二、多普勒效应的解释
①波源振动的频率 f
波源每完成一次全振动，便向外发 出一个波长的波；而波源的频率等于单 位时间（如1S)内波源完成全振动的次 数，所以波源振动的频率等于单位时间 内波源向外发岀完整的波的个数。
②观察者接收到的频率 f′
对观察者来说，他接收到的波的 频率等于他在单位时间内接收到的完 整的波的个数。
思考1:若波源运动的速度等于波传播的速度会怎么样？
u
S
••• •
波源速度趋于 波速,所有波面 在一点相切,接 收频率趋于无 穷大。
三、多普勒效应的应用拓展
思考2:若波源运动的速度大于波传播的速度会怎么样？
当波源在介质中的运动速度大于波在介质中的传播速度时，这时波源（物体）
本身的运动会激起介质的扰动，激起另一种波，此时的运动物体充当了另一种波
S
3、当波源不动，观察者以v0远离波源运动时 观察者接收到的波的频率小于波源的频率。
产生原因 ③波源与观察者相互远离时,单位时间内通过观察者的波的数目减少,观 察者观测到的频率小于波源的频率。f′<f
S
4、如果观察者不动，波源向观察者运动
波源S发出球面波， 每一波面的球心就是发出 该波时波源所在的位置。 当波源不运动时，波纹间 距是均匀的；而当波源向 右运动时，相当于波面的 球心向右运动，波源右方 的波面变得密集，波长变 短；波源左方的波面变得 稀疏，波长变长。因此， 在波源右方的观察者，单 位时间内接收到完整的波 的个数就增多，即接收到 的频率增大。
6、运动和频率的关系
波源的运动 观察者运动
情况
情况
频率的关系
★ 波源静止 观察者静止
S

音调。
究竟波源的频率和观测者接收到的频率关系如何？
实验探究
模拟多普勒效应
为了进一步理解多普勒效应，可
做这样一个模拟实验(图3-40):让一队
人沿街行走，当观察者站在街旁不动
时，每秒钟有三个人从他身边经过。
这种情况下，观察者接收到的
“频率”是每秒三人，如果观察者逆
着队伍前进方向行走，那么每秒内与
观察者相遇的人数就会增加，也就是
观察者静止
观察
者接
收频
率
大于
小于
大于
小于
波源
的频
率
想一想
只要观察者与波源发生相对运动，就会产生多普勒效应，观测到的频率就
大于波源振动的频率，这种说法对吗？为什么？
不对，如果观察者绕着波源做圆周运动，虽然
两者间发生了相对运动，但观察者接收的频率
与波源发出的频率依然相等，并未发生多普勒
效应。
多普勒效应是观察者与波源间的相对距离发生变化时产生的。
观察者接收到的“频率”增大。
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视频
新课讲解
模拟多普勒效应
新课讲解
模拟多普勒效应
（1）观察者静止不动，数经过的队伍中
的人数，每分钟假设有30个人经过。
f′=f
（2）当观察者逆Βιβλιοθήκη 队伍行走时，数经过的队伍中的人数，每分钟将大于30个人经过
。
f′>f
（3）当观察者与队伍同向行走且速度比
队伍的小时，数经过的队伍中的人数，每
波源静止，当观察者靠
近波源时，观察者接收


到的频率增大，当观察
者远离波源时，观察者
观察者
接收
>
波源

观察者趋近波源, VR 取正;背离波源,取负;
Vs 表示波源相对于媒质的运动速度。
波源趋近观察者, Vs 取正;背离观察者,取负;
u表示波在媒质中的速度,u恒正.
2
波源的频率 s 是单位时间内波源振动的次数或 发出的‘完整波’的个数； 观察者接受到的频率 R 是观察者在单位时间内 接受到的振动数或完整的波数；
观察者以速度 VR 向着波源运动。
R
u VR

u VR u VR u u
因为此时波源的频 率就是波的频率

S
u VR R s 频率升高 u
若观察者以速度 VR 离开波源运动， 同理可得观察者接受到的频率：
Vs 0
VR
u
4
u VR R s 频率降低。 u
u
S1
Vs
Vs
飞机、炮弹等以超音速飞行时都会在空气中激 起这种 波,称为冲击波.冲击波到达的地方,空气 压强突然增大.掠过物体时甚至会造成损害(声 爆),需注意防范. 11
带电粒子在媒质中运动，其速度超过该媒质中的 光速时（这光速小于真空中的光速C时)，会辐射 锥形的电磁波，这种辐射称为切仑柯夫辐射。高 能物理实验中利用这种现象来测定粒子的速度.
6
当波源以速度Vs 远离观察者运动时， 可得观察者接受到的频率：
u R s u Vs
频率降低
（3） 相对于媒质,波源和观察者同时运动
综上所述，可得当波源和观察者相向 运动时，观察者接受到的频率为： 当波源和观察者彼此离开时， 观察者接受到的频率为：
u VR R s u Vs
14
利用声波的多普勒效应可以测定流体的流速、 振动体的振动和潜艇的速度，还可以用来报 警和监测车速。在医学上，利用超声波的多 勒效应对心脏跳动情况进行诊断，如做超声 心动仪、多普勒血流仪等。