伽利略比萨斜塔实验具体故事(两个孩子在河边玩纸船)

在上文《物理学家闯红灯》小故事中,生动夸张地说明了什么是“多普勒效应”。 多普勒效应指的是我们观察到的波的频率会随着波源和观测者的相对运动速度而产生变化。

大家明白了“多普勒效应”这一物理概念的实际意思之后,再提起“多普勒效应”这个名词,相信大家不会再感觉到有什么深奥难懂了。接下来自然会产生一个疑问:为什么波的频率会随着波源和观测者的相对运动速度而变化呢?

下面再讲一个小故事,可以简单、清晰地回答这个问题。

有一个孩子在河边折纸船。他每折叠成一个小纸船,就兴致勃勃地把小纸船放进河水里,纸船随着河水向下游飘去。

下游也有一个孩子在玩耍,当他看到上游飘过来的小纸船后,就好奇的把纸船捡了起来。

这样,上游的孩子把纸船一个个地折好后放进水里,下游的孩子就把纸船一个个地捡起来。可以想象到,下游的孩子捡纸船的快慢和上游的孩子放纸船的快慢是一致的,也就是说,两个孩子放捡纸船的频率是相同的。

如果下游的孩子有点心急,想尽快捡到更多的纸船,他就会边捡纸船边往上游走。结果就是,下游的孩子捡纸船的频率要比上游的孩子放纸船的频率高。反之亦然,如果下游的孩子边捡纸船边往下游走,那么他捡纸船的频率就会比上游的孩子放纸船的频率低。多普勒效应就是这么产生的。

下图关于水波的实验结果,和有关声波传播的示意图,非常直观地说明了多普勒效应是怎么形成的。

伽利略比萨斜塔实验具体故事(两个孩子在河边玩纸船)(1)

水波的多普勒效应(波源向左运动)

伽利略比萨斜塔实验具体故事(两个孩子在河边玩纸船)(2)

声波的多普勒效应(波源向右运动)

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