火车汽笛为什么变化浅谈多普勒效应.docx

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1、火车汽笛为什么变化浅谈多普勒效应一、声波的多普勒效应在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低.为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的上下是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安多普勒ChristianDoppIer,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内

2、传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了.因此，声音听起来就显得消沉,定量分析得到f1=u+v/u-vsJf,其中vs为波源相对于介质的速度，v为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度.当观察者朝波源运动时，v取正号；当观察者背离波源即顺着波源运动时，v取负号.当波源朝观察者运动时VS前面取负号；前波源背离观察者运动时VS取正号.从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1f；当观察者与声源相互远离时。二、光波的多普勒效应具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应.因

3、为法国物理学家斐索18197896于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的方法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化.如果恒星远离我们而去，那么光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移.三、光的多普勒效应的应用20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度V与距地球的距离r成正比,即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小.由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物.因而1948年伽莫夫G.GamowJ和他的同事们提出大爆炸宇宙模型.20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天学家称为宇宙的标准模型二多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了.1868年，英国天文学家W.哈金斯用这种方法测量了天狼星的视向速度即物体远离我们而去的速度，得出了46kms的速度值.