第5講

多普勒效

次聲波和聲波多普勒效當波源和觀察者有相對運動時，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率有了差別，這種現(xiàn)象叫普勒效應。兩者相互接近時，接收到的頻率升高；兩者相互遠離時，接收到的頻率降低。在鐵路附近人們會聽到駛而來的火車的鳴笛聲音調高昂；火車馳去時，鳴笛聲音調變得低沉，就是一例。這種現(xiàn)象是1842年由奧地利物學家多普勒加以解釋的。波與觀察者的相對動有三種情況：一種是波源靜止在媒質中，觀察者相對于媒質運動；第二種是觀察著靜止于媒質中，波源相對于媒質運動；第三種情況是波源與觀察者都相對于媒質運動觀測者接到的頻率式中

可用下式求出：。是媒質中的波速v是觀察者相于媒質的速度（當觀察者也向波源運動時v取

正值；當觀察者遠離波源運動時取值。）是源相對于媒質的速度（當波源向觀察者運動時u取值；當波源遠離觀察者運時，取負值。教在例．一列正在鳴笛的火，高速通過某火車站站臺的過程中，該火車站站臺中部的工作人員聽到笛聲的頻率（）A變大B、變小C、先變大變小D、變小后變大例．交通警察靜立于公路旁，手中的測速儀發(fā)出頻率為求測速儀所接收到的反射波的頻率。

f0

=2500Hz的波，一輛汽車以速度迎面駛來，試同訓我騎自行車在路旁向東走輛警車一邊發(fā)出警報聲一邊飛速地從東迎面駛又飛速向西離去一程中，我們聽到的警報聲的變化將是（）A音調先高后低B音調先后高．音調沒有明顯變化D．頻先高后低．如圖－48表產(chǎn)生機械波的波源做速運動的情況圖中的圓表示波峰（1該圖表示的是（）A干涉現(xiàn)象B．衍射現(xiàn)象C．反射現(xiàn)象D多普勒效應（2波源正在移向（）A.A點B.B點

A

CO

B（3觀察到波的頻率最低點是（）A.A點B.B點．關于多普勒效應，下列說法中正確的是（）

DA當波源與觀察者相對運動時，才會發(fā)生多普勒效應B當波源與觀察者相對靜止時，才會發(fā)生多普勒效應C．有機械波能發(fā)生多普勒效應D．僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應．有一測速雷達，發(fā)射電磁波頻率為f，想用它來測量一迎面開來的汽車的車速，設該雷達接收到的從汽車反射回來1的反射波頻率為f，（）2f>fB.f=ff<f無確定112公巡警開車在速公路上以100km/h的定速度巡查在一車道上巡警車向前方的輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，如果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時低，說明輛轎車的車速（）A大于B．小于．于100km/hD．法確定．有一種用鋼絲操縱做圓周飛行的飛機模型，裝有活塞式發(fā)動機作為動力。操縱者在圓心，在他聽來飛機發(fā)動機工作時發(fā)出的聲音是平衡不變的，場邊觀察者聽到的聲音忽高忽低做周期性變化，這是由于，這種象叫。/

拓嘗．經(jīng)研究表明，光是一種電磁波，光波和一切波一樣也具有波動性。在組成白光的種單色光中，紅光波長最長、頻率最低，紫光波長最短、頻率最高。世年代美天文學家哈勃觀察恒星光譜時現(xiàn)所有恒星原定的譜線都向紅一端發(fā)生明顯的偏移就是著名的“哈勃紅移就說，既然光譜原定的頻率的譜線向紅端移動，就是觀測到光的頻減小了。據(jù)你所學過的知識，請類比猜想這是光波的什么現(xiàn)象；并簡單說明這一現(xiàn)象能否支持“宇宙是脹的宙大爆炸一沿理論？．一個觀察者在鐵路旁，當火車迎面開來時，他聽到的汽笛聲頻率f=440Hz；當火車駛過他身旁后他聽到的汽笛1聲頻率為=392Hz，若空氣中聲速為340m/s，求火車的速度。2v次波超波次聲波和超聲波（1）人耳能聽到的聲波頻率范圍是有限的，大致在2到之。頻率低于的聲波稱為次聲波，頻率高于的波稱為超聲波。（2特性和應用次聲波：次聲波傳播距離遠、速度大于海浪傳播速度和臺風移動的速度，所以接收次聲波可預破壞性很大的海嘯、臺風。超聲波：超聲波具有不可聞、穿透能力強、液壓沖擊大等特點，可廣泛應用于現(xiàn)代生產(chǎn)技術、學研究以及醫(yī)療衛(wèi)生中。教在例1有人把鬧鐘放在玻璃罩中，用抽氣機出罩中的空氣，最后聽不到鬧鐘鈴聲，裝置如圖所示，用自己的語言解釋這一現(xiàn)象。例．利用超聲波遇到物發(fā)生反射，可測定物體運動的有關參量，如－50圖a)中器A和B通過纜駁接，為超聲波發(fā)射與接收一體化裝置，而儀器為供超聲波信號源而且能將B接收的超聲波信進行處理并在熒幕上顯示其波形?，F(xiàn)固定裝置B，將它對準勻速行駛的小車，使其每隔固定時間T發(fā)射短促的超聲波脈沖（如圖中幅度大的波形B接到由小車C射波滯后的時間已在圖b中標出，其中T和T為知量，另外還知道該測定條件下聲波在空氣中的速度為v，根據(jù)所給信息可判斷小車的運動方向_______（“左或”向右度大小為________。同訓．每個人能聽到的聲音的波長范圍略有差異，如果某人只能聽到波長范的聲音那么當聲速為340m/s，他能聽到的聲音的最低頻率為，最高頻率為。．超聲波在診斷、醫(yī)療和衛(wèi)生工作中也有廣泛的應用，我們?nèi)メt(yī)院看病的時候，常被醫(yī)生要求去做B超檢查，所謂B超是超聲波B型示面成像的方法”的簡稱，通過B超檢測，可探查人體內(nèi)部的各種器官、組織等有無異常。還可以確定腫瘤的有無、位置和大小等等，對此下列說法不正確的是（）A超聲波在水中傳播的距離要比光波和無線電波遠得多B超聲波的穿透能力很強/

LC．聲波的波長較長，容易發(fā)生明顯波的衍射現(xiàn)象．床醫(yī)療中，通過B超檢測人體是利用波的反射特性．有關超聲波和次聲波的下列說法中，正確的是（）LA次聲波和超聲波都不能引起人類聽覺器官的感覺B．次聲波能發(fā)生衍現(xiàn)象，而超聲波則不能發(fā)生C．聲波探傷儀利用的是超聲波穿透能力很強的原理D．謂B超是超聲波B型示切面成像方法，是利用超聲波的反射，來探查人體內(nèi)部的各種器官、組織等有無異常．海豚有完善的聲納系統(tǒng)，它能在黑暗的海水中準確而快速地捕捉到食物，避開敵，其效果遠優(yōu)于現(xiàn)代的無線電定位系統(tǒng)，這是利用海豚自身發(fā)出的超聲波來完成的。海豚的聲納系統(tǒng)遠遠優(yōu)于無線電定位系統(tǒng)，雷達，這是因為（）A海豚發(fā)出的波比無線電傳播的速度快，方向性好B．豚發(fā)出的波比無線電波的頻率高，抗干擾能力強C．豚發(fā)出的波比無線電波的能量大，傳播距離遠D海豚發(fā)出的波在水中能量減比無線電波少．下列超聲波的應用是依據(jù)超聲波的哪個重要性質？（1利用超聲波碎膽結石。（2探查金屬內(nèi)部的缺陷。（3利用超聲波將物體顆粒擊碎，制造各種納M材。．如圖是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度。中，P、P是速儀發(fā)出的超聲波信號、分別是PP12112由汽車反射回來的信號測速儀勻速掃描P之間的時間間Δ=1.0s聲波在空氣中傳播的速度是v=340m/s，12若汽車在接收到P、兩信號之間的時間內(nèi)前進的距離______m，車的速度是_______m/s17．臺北消息1999

年

9

月

21

日凌晨，臺灣南投地區(qū)發(fā)生了

7.6

級大地震，它是由臺灣中部大茅——雙冬及車籠鋪兩塊斷層受到擠壓，造成劇烈上升及平行移位而形成.知地震波分三種：縱(P

波，度

v=9.9km/sP

；橫波S

波，度

v=

4.5km/s；波

L

波，度

v<v，淺源地震中破壞力最。(1)位于震源上方的南投地區(qū)某學實驗室內(nèi)有水平擺

與豎直擺

(圖甲，震發(fā)生時最先劇烈振動的是哪個?(2)臺中市地震觀測臺記錄到的地震曲線假若如圖乙所示圖可知a、c

三種波形各對應于哪種地震?在曲線圖上測得

波與

S

波的時間差為7.6

，則地震臺距震(Z

)多遠?(3)假若地震

波沿直線傳播到臺中市時，當?shù)氐乇砟硺酥疚镎駝臃较蜓貓D丙中ZT方向，測得某時刻該志物的水平分位移=23.1mm豎直分位移y=

，試由此估算震源深度

h

./

1000多勒應1000答：教在：例解當聲源向著靜止觀察者運動時波的波長變短察接收到的頻率變大當源遠離靜止的觀察者時，聲波的波長變長，觀察者接收到的頻率變小。火車通過站臺時，先靠近站臺工作人員，然后又遠，所以選項C對例．解：沒汽車的運動度為v=72km/h=20m/s，汽車接收到的波的頻率為：

f1

uu

f

o波被汽車反射后相當于波源向觀察者運動，所以交通警察接收到的聲波頻率為：f2

uu340ff25000u340同訓：AD(1)D(2)A(3)BADA聲和觀察者有相對運動，多普勒效應略略次波超波答：教在例．解：要清楚的解釋一現(xiàn)象，應從兩個方面入手，一是聽不到鬧鐘的鈴聲，是因為沒有聲波傳播；二是傳播機械波的必備條件之一－彈性介質的存在。玻璃罩內(nèi)被抽成真空，說明真空不能傳播機械波。由繩索的形成過程可知機械振動在介質中傳播的機理――質點間存在相互作用的彈力，罩中沒有空氣，鈴聲就不能對周圍間施力，周圍空間就不能將鈴的振動向外