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理解波的多普勒效應

作者:由 星品學男 發表于 繪畫日期:2022-02-10

波的速度怎麼求

理解波的多普勒效應

一、波的多普勒效應:當波源和觀察者發生相對運動時,觀察者觀察到波的頻率發生改變的現象。

當觀察者靜止,波源也靜止時,觀察者測得的波的頻率

f

=f

波源

當觀察者靜止,波源向觀察者靠近時,觀察者測得的波的頻率

f

>f

波源

當觀察者靜止,波源遠離觀察者時,觀察者測得的波的頻率

f

波源

反過來:

當波源靜止,觀察者向波源靠近時,觀察者測得的波的頻率

f

>f

波源

當波源靜止,觀察者遠離波源時,觀察者測得的波的頻率

f

波源

下面我們看看為什麼會這樣。

二、先明確幾個物理量:

波源的頻率:單位時間內波源發出的完全波的個數,波源的頻率即是波源振動的頻率

觀察者接收到的波的頻率:觀察者在單位時間內

接收到

的完全波的個數

當觀察者靜止,波源也靜止時,如圖所示:

紅色的波為觀察者接收到的波

理解波的多普勒效應

當觀察者靠近波源,而波源靜止時,

理解波的多普勒效應

單位時間內,觀察者接收到的完全波的個數增大,即觀察者接收到的波的頻率增大,但波源的頻率不變。

三、深入分析當波源運動時的情況:

理解波的多普勒效應

1、如圖所示,左上圖中,波源靜止時,波源發生一次全振動將會向左發出一個完全波,波源完成

N

次全振動就向左發出

N

個完全波

2、如圖所示,左下圖中,波源向左運動,波源發生一次全振動將會向左發出一個完全波,波依舊到達圖中所示的位置。

原因在於,在同種均勻介質中,同種性質的波的傳播速度是定值;波的傳播是振動形式的傳播,也是能量的傳播。

由左下圖,我們發現,由於波源向左運動,從而波的波長變小,由公式

v

=

λ

f

得出

f

變大。

反之,當波源向右運動時,波源左邊的波的頻率變小。

四、紅移和藍移現象

當波源和觀察者發生相對運動時,會發生多普勒效應。

對宇宙星空中的恆星進行觀察時會發現恆星的紅移和藍移現象。

理解波的多普勒效應

如圖所示,當恆星

A

向地球靠近或遠離時,觀察到恆星

A

的光譜的譜線發生藍移和紅移現象。

寫到這裡就忽然感覺學點物理還很有用!