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1、多普勒效应多普勒效应 超声波和次声波超声波和次声波一：多普勒效应一：多普勒效应1.定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。感到频率变化的现象叫做多普勒效应。2.声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动次数，因此波源的频率等表示单位时间内完成的全振动次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内声音的音调，是由观察者
2、接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数决定的。接收到的完全波的个数决定的。（1）定性分析）定性分析（a）当波源和观察者没有相对运动时，观察者接收到的当波源和观察者没有相对运动时，观察者接收到的频率等于波源的频率频率等于波源的频率(b)当波源和观察相对靠近时，单位时间内接收到的完全当波源和观察相对靠近时，单位时间内接收到的完全波的个数大于波源产生的完全波个数，即观察者接收到波的个数大于波源产生的完全波个数，即观察者接收到的频率高于波源频率的频率高于波源频率（c）当波源和观察相对远离时，单位时间内接收到的当波源和观察相对远离时，单位时间内接收到的完全波的个数小于波源产生的完全波个数，即观察
3、者完全波的个数小于波源产生的完全波个数，即观察者接收到的频率低于波源频率接收到的频率低于波源频率（2）定量分析）定量分析设设V0表示波的传播速度，表示波的传播速度，f和和f 表示波源频率和观察者接收表示波源频率和观察者接收到的频率，到的频率，u表示波源对介质的速度，表示波源对介质的速度，v表示观察者对介质表示观察者对介质的速度的速度（1）波源和观察者相对介质都不动）波源和观察者相对介质都不动观察者接收到的频率（即单位时间内通过观察者的完全波观察者接收到的频率（即单位时间内通过观察者的完全波数）与波源发出的频率（即单位时间内发出的波数）相等数）与波源发出的频率（即单位时间内发出的波数）相等即：即
4、：f=f=V0/（2）波源相对介质不动，而观察者向波源运动）波源相对介质不动，而观察者向波源运动则则 波对观察着的速度为波对观察着的速度为（v+V0）因因 f=V0/，而而单位时单位时间通过的波数间通过的波数 即接收到频率为即接收到频率为f=（v+V0）/=(1+v/V0）f 同理若观察者远离波源运动同理若观察者远离波源运动 观察者接收到观察者接收到的频率为的频率为 f=(1-v/V0）f（3）观察者静止，波源以速度）观察者静止，波源以速度u向观察者运动波速向观察者运动波速V0与与波源运动无关，但波长被压缩为波源运动无关，但波长被压缩为=-uT 故故观察者接收观察者接收到的波的频率到的波的频率
5、f=V0/（-uT）=V0/（V0T-uT）=V0/（V0-u）f 即接收到的波的频率增大。反之，即接收到的波的频率增大。反之，即波源远离观察者时，接收到的波的频率减小。即波源远离观察者时，接收到的波的频率减小。（4）当波源以速度）当波源以速度u，观察者以速度观察者以速度v相互靠近时相互靠近时观察者感觉到的声波的频率观察者感觉到的声波的频率f=(V0+v)/(V0-u)f总之，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互总之，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收频率增大，如果二者远离，观察者接近，观察者接收频率增大，如果二者远离，观察者接收频率减小。接收频率减小。二二超声波和次
6、声波超声波和次声波1.声波是一个广泛的慨念，声源的振动频率大致在声波是一个广泛的慨念，声源的振动频率大致在2020000HZ范围内时，能被人听到。频率低于范围内时，能被人听到。频率低于20HZ的声波的声波叫做次声波，频率大于叫做次声波，频率大于20000HZ的声波叫做超声波。的声波叫做超声波。2.次声波产生于火山爆发，地震，台风，海啸，核爆炸次声波产生于火山爆发，地震，台风，海啸，核爆炸，火箭骑缝等现象中。次声波的特点是，火箭骑缝等现象中。次声波的特点是（1）在空气中在空气中能量衰减很小，因此次声波可以传播很远的距离（能量衰减很小，因此次声波可以传播很远的距离（2）波长很长，它能绕过山脉等大障
7、碍物波长很长，它能绕过山脉等大障碍物3.超声波不同于可闻声波的特征主要表现（超声波不同于可闻声波的特征主要表现（1）波长非常）波长非常短，能沿直线传播和反射（短，能沿直线传播和反射（2）穿透能力很强，能穿透几）穿透能力很强，能穿透几米厚的金属（米厚的金属（3）频率很高，可使液体内部产生相当大）频率很高，可使液体内部产生相当大的液压冲击。的液压冲击。1.下列说法正确的是下列说法正确的是 （）A.只有机械波才有多普勒效应只有机械波才有多普勒效应B.只有声波才有多普勒效应只有声波才有多普勒效应C.光波和电磁波也可以有多普勒效应光波和电磁波也可以有多普勒效应D.次声波和超声波不能形成声音，所以它们不是
8、声波次声波和超声波不能形成声音，所以它们不是声波E.波长为波长为60m的声波不能被人听见的声波不能被人听见F.波长为波长为60m的声波不能听到回声的声波不能听到回声CEF2.如图，为一机械波的波源如图，为一机械波的波源O作匀速运动某一时刻的波作匀速运动某一时刻的波面分布情况，图中的圆表示波峰面分布情况，图中的圆表示波峰（1）图表示的是（）图表示的是（）A干涉现象干涉现象 B 衍射现象衍射现象C多普勒效应多普勒效应 D折射现象折射现象（2）波源正在移向）波源正在移向（）A.A点点 B.B点点C.C点点 D.D点点（3）观察到的频率的最低点观察到的频率的最低点是是（）A.A点点 B.B点点C.C点点 D.D点点CABABCD3.一警车上的警报器发射频率为一警车上的警报器发射频率为f=1000HZ的声波，警的声波，警车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速车远离静止的观察者向一悬崖行驶，车速V=10m/s，已知声音在空气中的传播速度为已知声音在空气中的传播速度为 V0=330m/s求求（1）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？）观察者直接从警报器听到的声音频率是多大？（2）观察者听到从悬崖发射的声音频率是多大？）观察者听到从悬崖发射的声音频率是多大？931HZ1031HZ