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多普勒效应及其应用的探讨
文章通过解释多普勒效应原理,分析实际生活中多普勒效应的现象实例,并列举在军事,医学,宇宙探索等领域中多普勒效应的广泛应用,突出其对生产生活的指导性帮助。
标签:多普勒效应;频率;超声波;雷达;彩超;银河系
实际生活中,经常有这样的现象:我们站在路边,迎面开过来一辆汽车,我们可以清晰地听到汽车马达的声音。这声音会随着车子驶近我们而变得尖锐,当车子经过我们身边并逐渐驶离时,车子发出的声音则会渐渐变得低沉。我们不禁要问,为什么会出现这样的现象。车子一直在正常行驶,没有变速,车子本身发出的声音没有变化。而我们听到的声音的由低沉变得尖锐再变得低沉,也不是由于我们和车子之间距离的变化而造成的声音响度大小的改变,因为决定声音尖锐或低沉的是它的音调,即振动的频率。所以,也就有了最可能的解释,就是车子不断驶向我们的过程中,声音的音调发生了改变。而这种改变,并不是汽车马达这一声源自身振动频率的改变,而是我们人耳接收到的声音频率的变化。像这种由于之间的相对运动,而导致的声音接收频率发生变化的现象,也就是我们接下来要讲的多普勒效应。
1多普勒效应基本规律
1842年,奥地利人多普发现了波源和观测者之间的相对运动,会导致物体辐射波长的变化,从而首先提出了多普勒效应理论。经过几百年来持续深入的研究和生活实践,我们已经知道,若是声源朝向接受体方向运动,那么,接受体接收到的频率会相对增加(与声源实际振动频率相比),这就可以解释当汽车驶近我们时,我们听到的声音越来越尖锐;反之,若声源背离接受体方向运动,接受体接收到的频率会相对减小,所以当车子经过并驶离我们时,传入我们耳朵的声音由尖锐渐渐变得低沉。这里有两个问题需要强调:首先是这里车子的运动是匀速的,也就是说,振动频率(音调)的改变并不是由于车子速度的变化而导致的,声源与接收者只有相对位置的变化,没有相对速度的变化。其次,我们这里所说的,运动,指的是相对运动。即人站在路边不动,汽车驶向人,与汽车不动,人跑近汽车,都会振动频率(音调)的升高,只是若试图深入研究,其音调变化量不尽相同。所以结论就是,只要声源与接收者两者之间距离相对减小,则振动频率(音调)升高;若声源与接收者之间相对距离增大,则振动频率(音调)减小。
2多普勒效应在军事、交通领域的应用
当今时代,信息化数字化的迅猛发展在军事领域尤为突出。我们常说的军用雷达,实际r
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