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在十字路口等待过马路时,细心的同学会发现一种有趣的现象:一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时,先是听到非常刺耳的声音,很快声音就变得低沉了。除了感觉到声音的响度变化之外,还会明显感觉到声音的音调也发生了变化,由原来的高亢变得低沉。这说明声音的频率由高变低了。
1842年。奥地利物理学家、数学家多普勒带着女儿在铁道旁散步。他们正路过铁路交叉处时,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现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。是什么缘故引起的呢?这激起了多普勒的极大兴趣,他经过认真研究,发现当波源和观察者互相靠近或者互相远离时,观察者观察到的波的频率都会发生变化,人们把这种频率变化称为多普勒效应。
关于多普勒效应的原理,我们可以做一个模拟实验来说明。
让一队人保持相同的间距以同样的速度沿一平直公路前进,让观察者站在路边不动,可能每秒有9人从他旁边通过,此时的“过人频率”是9人/秒;让观察者逆着队伍行进,此时每秒和观察者相遇的人数增加,也就是频率增加;让观察者顺着队伍行进。每秒和观察者相遇的人数减少,也就是频率降低。
多普勒效应主要涉及两个不同的频率:一是波源发出的声波频率,二是这列波遇到运动物体反射回来的声波频率。如果用一种装置接收返回频率。然后跟发射频率进行比较、运算,便可推知运动物体的速度。科学家利用这种原理制作成很多仪器,使多普勒效应得到广泛的应用。
多普勒效应不仅适用于声波,也适用于其他类型的波,包括电磁波。美国科学家哈勃正是运用多普勒效应得出了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。反之,如果天体正移向银河系,则光线频率变高。即移向光谱的蓝端而发生“蓝移”。这种现象已成为当代宇宙学“大爆炸”理论的重要论据。
多普勒效应在我们的现实生活中有很多应用。如医院用的彩超、交通上使用的测速雷达、多普勒卫星导航定位系统等。
多普勒气象雷达是目前世界上最先进的气象雷达,我国在江西、广东、湖北等地建成多个多普勒气象雷达站,大大提高了短时天气预报,特别是突发性、灾害性、强对流天气预报的准确率,增强了我国气象灾害监测、预警能力。
下面。我们做一个小实验来亲身感受一下多普勒效应。找一个用电池做电源的蜂鸣器,将其固定在一根长约80cm的细线的一端,接通电源。用手握住细线的另一端,高举手臂使蜂鸣器在头顶快速转动,便可听到声音音调的变化。试着做一做,你一定能体会到科学知识带给你的无穷乐趣!
1842年。奥地利物理学家、数学家多普勒带着女儿在铁道旁散步。他们正路过铁路交叉处时,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现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。是什么缘故引起的呢?这激起了多普勒的极大兴趣,他经过认真研究,发现当波源和观察者互相靠近或者互相远离时,观察者观察到的波的频率都会发生变化,人们把这种频率变化称为多普勒效应。
关于多普勒效应的原理,我们可以做一个模拟实验来说明。
让一队人保持相同的间距以同样的速度沿一平直公路前进,让观察者站在路边不动,可能每秒有9人从他旁边通过,此时的“过人频率”是9人/秒;让观察者逆着队伍行进,此时每秒和观察者相遇的人数增加,也就是频率增加;让观察者顺着队伍行进。每秒和观察者相遇的人数减少,也就是频率降低。
多普勒效应主要涉及两个不同的频率:一是波源发出的声波频率,二是这列波遇到运动物体反射回来的声波频率。如果用一种装置接收返回频率。然后跟发射频率进行比较、运算,便可推知运动物体的速度。科学家利用这种原理制作成很多仪器,使多普勒效应得到广泛的应用。
多普勒效应不仅适用于声波,也适用于其他类型的波,包括电磁波。美国科学家哈勃正是运用多普勒效应得出了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。反之,如果天体正移向银河系,则光线频率变高。即移向光谱的蓝端而发生“蓝移”。这种现象已成为当代宇宙学“大爆炸”理论的重要论据。
多普勒效应在我们的现实生活中有很多应用。如医院用的彩超、交通上使用的测速雷达、多普勒卫星导航定位系统等。
多普勒气象雷达是目前世界上最先进的气象雷达,我国在江西、广东、湖北等地建成多个多普勒气象雷达站,大大提高了短时天气预报,特别是突发性、灾害性、强对流天气预报的准确率,增强了我国气象灾害监测、预警能力。
下面。我们做一个小实验来亲身感受一下多普勒效应。找一个用电池做电源的蜂鸣器,将其固定在一根长约80cm的细线的一端,接通电源。用手握住细线的另一端,高举手臂使蜂鸣器在头顶快速转动,便可听到声音音调的变化。试着做一做,你一定能体会到科学知识带给你的无穷乐趣!