多普勒效应是什么并有什么应用？
多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细（即频率变高，波长变短），而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉（即频率变低，波长变长），就是多普勒效应的现象，同样现象也发生在私家车鸣响与火车的敲钟声。这一现象最初是由奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。荷兰气象学家拜斯·巴洛特在1845年让一队喇叭手站在一辆从荷兰乌德勒支附近疾驶而过的敞篷火车上吹奏，他在站台上测到了音调的改变。这是科学史上最有趣的实验之一。
多普勒效应从19世纪下半叶起就被天文学家用来测量恒星的视向速度。现已被广泛用来佐证观测天体和人造卫星的运动
多普勒效应及应用(Ⅰ)
多普勒效应及应用(Ⅰ)
关天多普勒效应,下列说法正确的是( )
A. 多普勒效应是由波的干涉引起的
B. 多普勒效应说明波源的频率发生改变
C. 只有声波才可以产生多普勒效应
D. 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
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关于高中物理波的干涉、衍射、多普列效应。
现在我们知道光具有波拉粒二相性，但是人类对于光的本性发展史的认识经历了很长时间。其原因之一是光的波长很短，要想证明光是一种波，就必须证明光具有波的特性——衍射、干涉。但是光的直线传播已经深入人心，要想让当时的人们相信光可以绕过障碍物发生衍射，就必须以强大的实验事实为依据。直到泊松亮斑、托马斯·杨的双峰干涉实验的出现，光的波动说才被认可。可以说在光学的学习中遇到的第二个难点就是光的干涉和衍射，其内容非常抽象难懂。下面是在学习中必须掌握的要点： 1.要想产生干涉就必须有相干光源（频率相同、相差恒定的两列光源）。因此在干涉现象中寻找相干光源便成为首要问题。 （1）在双缝干涉的装置中，一束光经过单缝屏后产生线光源，再过经双缝屏把该束光分成频率相同的两束光。也就是说双缝干涉的相干光源是由一束光一分二巧妙获得。 （2）在薄膜干涉中相干光源是由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成。 2.牢记干涉的现象 （1）在双缝干涉中如果单色光入射则形成明暗相间的条纹，中央为亮纹，条纹的亮度宽度基本相同。若用白光实验，中央是白色条纹，两侧形成彩色条纹，中央白光的边缘呈红色。 （2）屏上明暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小x与双缝之间距离d。双缝到屏的距离l及光的波长λ有关，即x=λ。在l和d不变的情况下，x和波长λ成正比，即波长越长条纹间距越大（x=λ）。 应用该式可测光波的波长λ。用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹的间距x红更大，紫光干涉条纹间距x紫最小，故可知λ红大于λ紫，v红小于v紫。 3. 注意区分光的干涉和光的衍射 （1）光的衍射现象是指光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象。 当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。实际上双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果，只是干涉条纹是有限的几束光的叠加，而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加。在双缝干涉实验中，光在通过其中的三个狭缝时，都发生了衍射而形成三个线光源，所以，一般现象中既有干涉又有衍射。 （2）衍射有单缝衍射、单孔衍射和障碍物的衍射，衍射图样各不相同。 ①单缝衍射图样：中央为较宽亮条纹，两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同，照射光的波长越长，中央亮纹越宽。白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光。即中央白光的边缘呈红色。 ②圆孔衍射图样：明暗相间的不等距圆环。 ③泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一。 不难看出干涉和衍射的图样有相似之处，都是明暗相间的条纹。只是干涉条纹中条纹宽度和亮纹亮度基本相同，衍射条纹中条纹宽 八、多普勒效应 --------------------以下为2页的内容---------------------------------- 点击下图观看视频，留意听到的汽车声调的变化 --------------------以下为3页的内容---------------------------------- 一、多普勒效应 现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）． 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． --------------------以下为4页的内容---------------------------------- 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． --------------------以下为5页的内容---------------------------------- 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． --------------------以下为6页的内容---------------------------------- 2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大． --------------------以下为7页的内容---------------------------------- 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小． --------------------以下为8页的内容---------------------------------- 总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小． --------------------以下为9页的内容---------------------------------- 注意： 在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化． 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． --------------------以下为10页的内容---------------------------------- 三、多普勒效应的应用 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. 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度. 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度满意请采纳
由于多普勒效应的存在，驶向我们的高铁列车，鸣笛的音调A变低B变高C不能确定变低，变高还是不变
这题选B：变高。
多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 。
在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低 ，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，这种现象称为多普勒效应。
多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波。科学家爱德文·哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低，即移向光谱的红端，称为红移，天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。反之，如果天体正移向银河系，则光线会发生蓝移。
在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。
在单色的情况下，我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率，或者解释为，在1秒钟内电磁场所交替变化的次数。在可见区域，这种频率越低，就越趋向于红色，频率越高的，就趋向于蓝色——紫色。比如，由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×10^14赫兹，而汞灯的紫色对应的频率则在7×10^14赫兹以上。这个原则同样适用于声波：声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率（高频声音尖厉，低频声音低沉）。
如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。相对于接收者来说，波源产生的两个波峰之间的距离拉长了，因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了。那么到达接收者时频率降低，所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近，情况则相反）。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念，在显示了多普勒频移，近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率。例如，在上面提到的氦——氖激光的红色谱线，当波源的速度相当于光速的一半时，接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到2.37×10^14赫兹，这个数值大幅度地降移到红外线的频段。
多普勒效应综合实验大学物理实验思考题
1. 为什么在使用多普勒效应综合实验仪时，首先要求输入室温？如果输入的室温不准确，会影响哪些实验的结果？如何影响？2. 在研究自由落体运动的实验中，接收组件下落时，若其运动方向不是严格的在声源与接收器的连线方向，会造成怎样的结果？
实验一 验证多普勒效应并由测量数据计算声速
让小车以不同速度通过光电门，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率。由仪器显示的f－V关系图可看出，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。用作图法或线性回归法计算f－V直线的斜率k，由k计算声速u并与声速的理论值比较，计算其百分误差。
图2 多普勒效应验证实验及测量小车水平运动安装示意图
一．仪器安装
如图2所示。所有需固定的附件均安装在导轨上，并在两侧的安装槽上固定。调节水平超声传感发生器的高度，使其与超声接收器（已固定在小车上）在同一个平面上，再调整红外接收传感器高度和方向，使其与红外发射器（已固定在小车上）在同一轴线上。将组件电缆接入实验仪的对应接口上。安装完毕后，让电磁铁吸住小车，给小车上的传感器充电，之一次充电时间约6～8秒，充满后(仪器面板充电灯变绿色)可以持续使用4～5分钟。在充电时要注意，必须让小车上的充电板和电磁铁上的充电针接触良好。
【注意事项】
① 安装时要尽量保证红外接收器、小车上的红外发射器和超声接收器、超声发射器三者之间在同一轴线上，以保证信号传输良好；
② 安装时不可挤压连接电缆，以免导线折断；
③ 小车不使用时应立放，避免小车滚轮沾上污物，影响实验进行。
二．测量准备
1．实验仪开机后，首先要求输入室温。因为计算物体运动速度时要代入声速，而声速是温度的函数。利用 t u 将室温T值调到实际值，按“确认”。
2．第二个界面要求对超声发生器的驱动频率进行调谐。在超声应用中，需要将发生器与接收器的频率匹配，并将驱动频率调到谐振频率f0，这样接收器获得的信号幅度才最强，才能有效的发射与接收超声波。一般f0在40KHz左右。调谐好后，面板上的锁定灯将熄灭。
3．电流调至更大值后，按“确认”。本仪器所有操作，均要按“确认”键后，数据才被写入仪器。
【注意事项】
①调谐及实验进行时，须保证超声发生器和接收器之间无任何阻挡物；
②为保证使用安全，三芯电源线须可靠接地。
三．测量步骤
1．在液晶显示屏上，选中“多普勒效应验证实验”，并按“确认”；
2．利用 u 键修改测试总次数（选择范围5~10，一般选5次），按 ▼ ，选中“开始测试”；
3．准备好后，按“确认”，电磁铁释放，测试开始进行，仪器自动记录小车通过光电门时的平均运动速度及与之对应的平均接收频率；
改变小车的运动速度，可用以下两种方式：
a．砝码牵引：利用砝码的不同组合实现；
b．用手推动：沿水平方向对小车施以变力，使其通过光电门。
为便于操作，一般由小到大改变小车的运动速度。
4．每一次测试完成，都有“存入”或“重测”的提示，可根据实际情况选择，“确认”后回到测试状态，并显示测试总次数及已完成的测试次数；
5．改变砝码质量（砝码牵引方式），并退回小车让磁铁吸住，按“开始”，进行第二次测试；
6．完成设定的测量次数后，仪器自动存储数据，并显示f－V关系图及测量数据。
【注意事项】
小车速度不可太快，以防小车脱轨跌落损坏。
四．数据记录与处理
由f－V关系图可看出，若测量点成直线，符合（2）式描述的规律，即直观验证了多普勒效应。用 u 键选中“数据”，q 键翻阅数据并记入表1中，用作图法或线性回归法计算f－V关系直线的斜率k。公式（4）为线性回归法计算k值的公式，其中测量次数i＝5 ～ n，n≤10。
由k计算声速u = f0/k，并与声速的理论值比较，声速理论值由u0 = 331(1＋t/273)1/2 (米/秒)计算，t表示室温。测量数据的记录是仪器自动进行的。在测量完成后，只需在出现的显示界面上，用 u 键选中“数据”，q 键翻阅数据并记入表1中，然后按照上述公式计算出相关结果并填入表格。
