多普勒效应应用举例【多普勒效应及其应用】

多普勒效应及其应用

院系班级： 机电工程学院 姓名： 危建伟 学号： [1**********]7

摘要： 多普勒效应是指自然界普遍存在的一种效应，它是由奥地利科学家丁. Doppler于1842年最先发现,并且将其发表在论文上，。多普勒推导出当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频会改变，并且做了大量的实验证明它。现今多普勒效应是物理学中的重点，在我们的现实生活中也是常见的，人们利用多普勒效应制成声呐、雷达等设备在航海、军事上都有重要影响，因此，研究多普勒效应对我国的进步与发展具有重要意义。 关键词：多普勒效应；应用

1 多普勒效应的发展史

1.1 多普勒效应的发现

1842年奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家。一天，他正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驰过，他发现火车从远而近时汽笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。这就是频移现象。因为，声源相对于观测者在运动时，观测者所听到的声音会发生变化。当声源离观测者而去时，声波的波长增加，音调变得低沉，当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大，改变就越显著。为了纪念多普勒，后人把它称为“多普勒效应”。

1.2 多普勒效应的发展

自从多普勒效应被发现以后，许多科学家都致力于研究多普勒效应的作用，多领域的用途。例如，医学、宇宙学、物理学。

特别是科学家法国物理学家斐索（1819-1896），他于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办法.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，则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.。 2 多普勒效应的计算公式

设观察者与波源沿同一直线运动，它们相对于媒介的速度分别为v和u，波的传播速度为V，波源发出的频率为f，而观察者接收到的频率为f "，则：f" = f * (1+v/V) / (1-u /V)，式中v>0或v0或u

3 多普勒效应的应用

3.1 多普勒效应在生活中的应用---------雷达测速仪、天气预报

检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍

摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。

多普勒效应在天气预报中的应用，主要在于多普勒天气雷达的应用提高了我国夏季主要灾害天气梅雨锋中尺度强暴雨的预报监测能力，也结束了荆江地区无高性能监测雷达的历史，使我们可以更好地预防许多自然灾害的发生。

3.2 多普勒效应在医学上的应用

在临床上，多普勒效应的应用也不断增多，近年来迅速发展起超声脉冲Doppler检查仪，当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移可以知道血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据Doppler原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。

3.3 多普勒现象在宇宙学研究中的应用

多普勒效应在宇宙学中的应用也是很广泛的。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. Gamow）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，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" 。

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. 哈金斯用这种办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46 km/s的速度值。

3.4 多普勒效应在农业中的应用

多普勒效应不仅运用于各种工业和军事领域，农业也因此而受惠了。利用多普勒效应来抗病就是个很好的例子。植物声频控制技术是建立在植物经络系统的理论基础上，利用He-N激光多普勒效应测振仪，精确地测定出植物自发声和接受声的频率，并测定出植物自发声频率与环境因子如温度、湿度及组织含水量之间的关系，做了频普分析，进而研制了植物声频发生器。利用声频发生器对植物施加特定频率的声波，与植物发生共振，促进各种营养元素吸收、传输和转化，从而增强植物的光和作用和吸收能力，促进生长发育，达到增产、增收、优质、抗病的目的。

参考文献：1．李斌 基于电磁波多普勒效应测速应用研发《中国西部科技》 2009年3期

2．王绪本 超声速多普勒效 《现代物理知识》 1998年04期