为何会产生多普勒效应(改变世界的科技)

多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒于1842年首先提出了这一理论而命名的。多普勒认为,物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。

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在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高(蓝移);在运动的波源后面时,会产生相反的效应。波长变得较长,频率变得较低(红移);波源的速度越高,所产生的效应越大。因此多普勒效应的原理可以简述为:波在波源移向观察者时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。

为何会产生多普勒效应(改变世界的科技)(2)

假设原有波源的波长为λ,波速为c,观察者移动速度为v:当观察者走近波源时观察到的波源频率为(c v)/λ,反之则观察到的波源频率为(c-v)/λ。下面就是多普勒效应的公示:

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为观察到的频率;

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为发射源于该介质中的原始发射频率;

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为波在该介质中的行进速度;

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为观察者移动速度,若接近发射源则前方运算符号为 号, 反之则为 - 号;

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为发射源移动速度,若接近观察者则前方运算符号为 - 号,反之则为 号。

由此公式就可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

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当然要在这里指出的是,恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度,除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。因此所有波动现象都存在多普勒效应。除此之外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。

说的简单一点,当一辆救护车迎面驶来的时候,听到声音越来越高;而车离去的时候声音越来越低。这就是所谓的“多普勒效应”。

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目前多普勒效应多被用在医学上的彩色多普勒超声技术,也就是所谓的彩超,高速公路上的测速装置,以及航空测控中的飞机走向。

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(图片来自网络,内容参考自网络)

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