環(huán)保工程師基礎(chǔ)輔導(dǎo)：聲波的多普勒效應(yīng)

　　這是因?yàn)槁曊{(diào)的高低是由聲波振動(dòng)頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調(diào)聽(tīng)起來(lái)就高;反之聲調(diào)聽(tīng)起來(lái)就低.這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)，它是用發(fā)現(xiàn)者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奧地利物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家.他于1842年首先發(fā)現(xiàn)了這種效應(yīng)。為了理解這一現(xiàn)象，就需要考察火車以恒定速度駛近時(shí)，汽笛發(fā)出的聲波在傳播時(shí)的規(guī)律.其結(jié)果是聲波的波長(zhǎng)縮短，好像波被壓縮了.因此，在一定時(shí)間間隔內(nèi)傳播的波數(shù)就增加了，這就是觀察者為什么會(huì)感受到聲調(diào)變高的原因;相反，當(dāng)火車駛向遠(yuǎn)方時(shí)，聲波的波長(zhǎng)變大，好像波被拉伸了。 因此，聲音聽(tīng)起來(lái)就顯得低沉.定量分析得到f1=(u+v0)/(u-vs)f ，其中vs為波源相對(duì)于介質(zhì)的速度，v0為觀察者相對(duì)于介質(zhì)的速度，f表示波源的固有頻率，u表示波在靜止介質(zhì)中的傳播速度. 當(dāng)觀察者朝波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，v0取正號(hào);當(dāng)觀察者背離波源(即順著波源)運(yùn)動(dòng)時(shí)，v0取負(fù)號(hào). 當(dāng)波源朝觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)vs前面取負(fù)號(hào);前波源背離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)vs取正號(hào). 從上式易知，當(dāng)觀察者與聲源相互靠近時(shí)，f1>f ;當(dāng)觀察者與聲源相互遠(yuǎn)離時(shí)。f1

　　設(shè)聲源S，觀察者L分別以速度Vs,Vl在靜止的介質(zhì)中沿同一直線同向運(yùn)動(dòng)，聲源發(fā)出聲波在介質(zhì)中的傳播速度為V，且Vs小于V，Vl小于V。當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)射頻率為f,波長(zhǎng)為X的聲波，觀察者接收到的聲波的頻率為：

　　f'=(V-Vl)V/[(V-Vs)X]=(V-Vl)f/(V-Vs)

　　所以得 (1)當(dāng)觀察者和波源都不動(dòng)時(shí)，Vs=0,Vl=0,由上式得f'=f

　　(2)當(dāng)觀察者不動(dòng)，聲源接近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率為

　　F=Vf/(V-Vs) 顯然此時(shí)頻率大于原來(lái)的頻率

　　由上面的式子可以得到多普勒效應(yīng)的所有表現(xiàn)。

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