中南林业科技大学：《大学物理》PPT教学课件 第五章 机械波（5.6）多普勒效应

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 多普勒效应 Doppler effect 讨论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 △ 发射频率v 接收频率v 只有波源与观察者相对静止时才相等 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第1页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第1页 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)

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 中-波源不动,观察者相对介质以速度v运动 观察 u+u v观察者向波源运动 者接 收的 频率 2々 v观察者远离波源 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第2页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第2页 一 波源不动，观察者相对介质以速度 vo 运动 观察 者接 收的 频率   u u o ' + v = 观察者向波源运动   观察者远离波源 u u o ' − v =

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 中二观察者不动,波源相对介质以速度运动 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第3页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第3页 二 观察者不动，波源相对介质以速度 v s 运动

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 A -7A n-vt u 观察v=4V波源向观察者运动 者接 收的 频率 L+0 波源远离观察者 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第4页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第4页 b  A s s' Ts v u T  = u u T T s b '   = − = v T u T s ' 1 ' − v = =    s − v = u u   s ' − v = u u 观察 波源向观察者运动 者接 收的 频率   波源远离观察者 s ' + v = u u

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 =波源与观察者同时相对介质运动(,) vl uy 观察者向波源运动+,远离 l℃波源向观察者运动-,远离+ 若波源与观察 者不沿二者连线运 动 L± 干⑦ 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第5页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第5页 三 波源与观察者同时相对介质运动 ( , ) vs vo   s o ' v v u  u  = 若波源与观察 者不沿二者连线运 动 o v  s v  o v' s  v'    s o ' ' ' v v u  u  = o v 观察者向波源运动 + ，远离 . 波源向观察者运动 ，远离 + . vs

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 ④当0>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. 多普勒效应的应用 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 5)卫星跟踪系统等 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第6页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第6页 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.  u s v 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 t s v P1 P2 ut

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 激波Us>时,vR<0—后发出的波面 区马赫将超越先发出的波面, L△t 形成锥形波阵面 冲击波)( shock wave) L sInal Us△t 马赫数 (Mach number) 对超音速飞机的最小 冲击波带飞行高度要有一定限制 http://blog.sinacomcn/p 第7页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第7页 激波 uΔt S · vS · · · · vSΔt vS  u 时，  R  0 （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 sin v u  =  冲击波带 u vS —— 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）

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 超音速的子弹 在空气中形成 的激波 (马赫数为2) 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第8页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第8页 超音速的子弹 在空气中形成 的激波 （马赫数为2 ）

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 Transmitter Receiver IT Skin Incident Reflected sound sound -Us Red blood cel 警察用多普勒测速仪测速超声多普勒效应测血流速 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第9页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第9页 警察用多普勒测速仪测速 超声多普勒效应测血流速

55-6多普勒效应冲击浪 第五章机械波 电磁激波一切连柯夫辐射( Ceren koy radiation): 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 它发光持续时间短(数量级101),不易引起 脉冲重叠,可用来探测高能带电粒子。也可用来 作起始脉冲和截止脉冲。 2021年2月24日星期 http://blog.sinacomcn/p 第10页

§5-6 多普勒效应 冲击波 第五章 机械波 2021年2月24日星期三 http://blog.sina.com.cn/phy 第10页 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。 脉冲重叠，可用来探测高能带电粒子。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）