神马作文网关于多普勒效应的一个困惑（在线等）
来源：学生作业帮 编辑：神马作文网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/11/18 22:12:23
关于多普勒效应的一个困惑（在线等）
突然有个不太想得清楚的问题,关于多普勒效应..
当人向静止的波源运动,由于波源静止,那么它发射的波在地面参考系看来频率没有改变(记作f),之所以人会听到频率更高的f',是因为人在向波源运动,导致单位时间内接受到的波峰（谷）数增加.这种情况我没有疑问.
当人相对于地面静止,波源向人运动时,就发现了一个问题：
人站着不动,那么他接收到的频率取决于向他传来的波的形态.由于波源向人运动,则该方向上的波峰（谷）与波峰（谷）距离被压缩,故波长减小,频率增大.也就是说,如果地面存在另一个观察者C,他测得的这个方向上的波形态应该是被压缩了的.故这列波在该方向是 实实在在 地变成了频率为f'(而非f）的波
但如果考察波形成的原理,是由于波源带动附近的空气振动（空气受迫）,波源振动的频率应为f,则该波源前后发出的波的频率也应始终等于f才对,与上述的f'存在矛盾.
究竟是什么造成了这样的结果?
希望能得到大家仔细思考后的答案.实在感激不尽.
不是一个概念？请指出，不要这么含糊哈
..还有，在回答之前你确定自己明白了我想表达的意思？
如果说清楚了200分立刻给你....
呵呵 可能是我没有表述很清楚。
从波的角度考虑，它们被压缩了，刚才几位朋友举的例子也很形象。波源的固有频率不变，这也是肯定的。
我的问题之所以存在，是由于不愿意止步于“波被压缩了，所以频率升高”而已。究其根本，波的传播是由于垂直于波传播方向的质点一个接一个被带动而形成的。如果说传出的波频率升高，即这些地方质点上下振动的周期变短。那么它们的周期之所以比波源处那个振子的固有周期短，是如何可能的呢？
波源的水平运动，是如何影响各个质点竖直运动的周期的呢？（用“追及”或“压缩”等概念相当于没有从根本解释振子的运动变化原因）
突然有个不太想得清楚的问题,关于多普勒效应..
当人向静止的波源运动,由于波源静止,那么它发射的波在地面参考系看来频率没有改变(记作f),之所以人会听到频率更高的f',是因为人在向波源运动,导致单位时间内接受到的波峰（谷）数增加.这种情况我没有疑问.
当人相对于地面静止,波源向人运动时,就发现了一个问题：
人站着不动,那么他接收到的频率取决于向他传来的波的形态.由于波源向人运动,则该方向上的波峰（谷）与波峰（谷）距离被压缩,故波长减小,频率增大.也就是说,如果地面存在另一个观察者C,他测得的这个方向上的波形态应该是被压缩了的.故这列波在该方向是 实实在在 地变成了频率为f'(而非f）的波
但如果考察波形成的原理,是由于波源带动附近的空气振动（空气受迫）,波源振动的频率应为f,则该波源前后发出的波的频率也应始终等于f才对,与上述的f'存在矛盾.
究竟是什么造成了这样的结果?
希望能得到大家仔细思考后的答案.实在感激不尽.
不是一个概念？请指出，不要这么含糊哈
..还有，在回答之前你确定自己明白了我想表达的意思？
如果说清楚了200分立刻给你....
呵呵 可能是我没有表述很清楚。
从波的角度考虑，它们被压缩了，刚才几位朋友举的例子也很形象。波源的固有频率不变，这也是肯定的。
我的问题之所以存在，是由于不愿意止步于“波被压缩了，所以频率升高”而已。究其根本，波的传播是由于垂直于波传播方向的质点一个接一个被带动而形成的。如果说传出的波频率升高，即这些地方质点上下振动的周期变短。那么它们的周期之所以比波源处那个振子的固有周期短，是如何可能的呢？
波源的水平运动，是如何影响各个质点竖直运动的周期的呢？（用“追及”或“压缩”等概念相当于没有从根本解释振子的运动变化原因）
多普勒效应
多普勒效应是为纪念伟大的科学家Christian Doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论.但是由于缺少试验设备,多普勒当时没有用试验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏,再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化,以验证该效应.
多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低.当观察者移动时也能得到同样的结论.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（v+c）/λ,如果观察者远离波源,则观察到的波源频率为（v-c）/λ.
一个常被使用的例子是火车的汽笛声,当火车接近观察者时,其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化.同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声.
如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲,可以想象若你每走一步,便发射了一个脉冲,那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己.而在你后面的声源则比原来不动时远了一步.或者说,在你之前的脉冲频率比平常变高,而在你之后的脉冲频率比平常变低了.
多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括光波、电磁波.科学家哈勃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为变化的次数.在可见区域,这种效率越低,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,在图4中显示了多普勒频移,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（参见图中所画的虚线）,接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到4.74×10^14赫兹,这个数值大幅度地降移到红外线的频段.
多普勒效应是为纪念伟大的科学家Christian Doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论.但是由于缺少试验设备,多普勒当时没有用试验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏,再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化,以验证该效应.
多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低.当观察者移动时也能得到同样的结论.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（v+c）/λ,如果观察者远离波源,则观察到的波源频率为（v-c）/λ.
一个常被使用的例子是火车的汽笛声,当火车接近观察者时,其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化.同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声.
如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲,可以想象若你每走一步,便发射了一个脉冲,那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己.而在你后面的声源则比原来不动时远了一步.或者说,在你之前的脉冲频率比平常变高,而在你之后的脉冲频率比平常变低了.
多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括光波、电磁波.科学家哈勃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为变化的次数.在可见区域,这种效率越低,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,在图4中显示了多普勒频移,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（参见图中所画的虚线）,接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到4.74×10^14赫兹,这个数值大幅度地降移到红外线的频段.