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環(huán)保工程師

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環(huán)保工程師2010年物理污染控制輔導(dǎo)資料十九

2010-09-15 15:14 來源:來源于網(wǎng)絡(luò) 打印 | 收藏 |
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聲波的多普勒效應(yīng)

  這是因為聲調(diào)的高低是由聲波振動頻率的不同決定的,如果頻率高,聲調(diào)聽起來就高;反之聲調(diào)聽起來就低。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,汽笛發(fā)出的聲波在傳播時的規(guī)律。其結(jié)果是聲波的波長縮短,好像波被壓縮了。因此,在一定時間間隔內(nèi)傳播的波數(shù)就增加了,這就是觀察者為什么會感受到聲調(diào)變高的原因;相反,當火車駛向遠方時,聲波的波長變大,好像波被拉伸了。因此,聲音聽起來就顯得低沉。定量分析得到f1=(u+v0)/(u-vs)f,其中vs為波源相對于介質(zhì)的速度,v0為觀察者相對于介質(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。當觀察者朝波源運動時,v0取正號;當觀察者背離波源(即順著波源)運動時,v0取負號。當波源朝觀察者運動時vs前面取負號;前波源背離觀察者運動時vs取正號。從上式易知,當觀察者與聲源相互靠近時,f1>f;當觀察者與聲源相互遠離時。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動,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.當聲源不動時,聲源發(fā)射頻率為f,波長為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)當觀察者和波源都不動時,Vs=0,Vl=0,由上式得f'=f

 。2)當觀察者不動,聲源接近觀察者時,觀察者接收到的頻率為

  F=Vf/(V-Vs)顯然此時頻率大于原來的頻率

  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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