多普勒效应论文 (10页)

多普勒效应 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 多普勒效应论文篇一：多普勒效应论文多普勒效应及其应用姓名：李睿学号：0840308118班级：测控一班一、什么是多普勒效应在日常生活中，我们有过这样的经验，在铁路旁听行驶中火车的汽笛声，当火车鸣笛而来时，人们会听到汽笛声的音调变高．相反，当火车鸣笛而去时，人们则听到汽笛声的音调变低．像这样由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．这种现象是奥地利物理学家多普勒（1803～1853）于1842年首先发现的，因此以他的名字命名．二、多普勒效应的演示实验在上述火车鸣笛的例子中，实际上火车鸣笛的频率并没有改变，而是由于声源和观察者之间有相对运动，使人耳接收到声音的频率发生了变化，所以人耳听到汽笛的音调发生了变化．为了说明这个问题，我们可以用水波代替声波（都是机械波），做如下演示实验．在盛有清水的大水槽中，以一端粘有直径约为8ｍｍ的石蜡球的细弹簧作为弹簧单振子，使单振子与水面接触，若使单振子沿竖直方向周期性地上下击打水面，这时，水面上就形成向四周传播的周期性同心圆波．若将振动着的单振子在水面上向右平移、便可看到从振源中心到右槽壁间的波纹变密、波长缩短，右壁接收圆波的频率变大，而振源中心到左槽壁的波纹变疏，波长增大，左槽壁接收圆波的频率变小，该实验仪器结构简单，易于取材，制作简便，便于操作，直观性强，可信度高，具有较好的实验效果．实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，单振子（振源）本身的频率并没有改变，而是水槽壁（接收者）接收的水波的频率发生了变化，这就与上述火车鸣笛的情况相类似了．通过该实验的演示，我们就不难理解波的多普勒效应了．三、声波多普勒效应的理论分析结合教材的阐述，我们还知道，当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到波的频率增大；如果二者远离，观察者接收到波的频率减小．对于这种变化关系，下面笔者由浅入深地分三种情况针对声波做如下讨论．首先，设声源速度为ｖＳ，接收者速度为ｖB，ｖ表示声波在介质中的传播速度，当声源向接收者运动时，ｖＳ取正值，而背离接收者运动时，ｖＳ取负值；当观察者向声源运动时，ｖB取正值，而背离声源运动时，ｖB取负值，波速ｖ总取正值．1．声源不动，观察者以速度ｖB相对于介质运动，即ｖS＝0、ｖB≠0时如观察者向着声源运动，则ｖB＞0．因观察者以速度ｖB迎向声源运动，相当于波以速度ｖ＋ｖB通过接收者．单位时间内接收到的波数就是接收到的频率，即ν′＝（ｖ＋ｖB）／λ＝（ｖ＋ｖB）／（ｖＴ）＝［（ｖ＋ｖB）／ｖ］ν＝［1＋（ｖB／ｖ）］ν．①该式表明：当观察者向声源运动时，接收到的频率ν′为声源频率的［1＋（ｖB／ｖ）］倍；当观察者背离声源运动时，ｖB＜0，则ν′＜ν，即观察者接收到的频率ν′小于声源的振动频率ν．读者可自行分析当ｖB＝－ｖ时，会发生什么情况?2．观察者不动，声源以速度ｖＳ相对于介质运动，即ｖＢ＝0，ｖＳ≠0时。如声源向着观察者运动，这时ｖＳ＞0．假定ｖＳ＜ｖ，因为声速仅决定于介质的性质，与声源的运动与否无关．所以在一个周期T内声源在S点发出的振动向前传播的距离等于波长λ．如声源不动，则波形。但若声源运动，则在一个周期的时间内声源在波的传播方向上通过一段路程ｖＳT而达到S′点，结果整个波形。中点S′、B′间的虚线所示．由于声源做匀速运动，所以，波形无畸弯．只是波长变小，其值为λ′＝＝λ－ｖＳＴ＝ｖＴ－ｖＳＴ＝（ｖ－ｖＳ）（1／ν）．所以观察者在单位时间内接收到的波数为ν′＝ｖ／λ′＝[ｖ／（ｖ－ｖＳ）]ν．②该式表明：当声源向着观察者运动时，观察者接收的频率是声源频率的ｖ／（ｖ－ｖＳ）倍．如声源背离观察者运动，则ｖＳ＜0，所以有ν′＜ν，即观察者接收到的频率比声源频率降低了．现在我们就不难明白前述火车相对观察者运动时音调变化的本质原因了．从以上所讨论的两种情况中，我们不难看出，无论是接收者相对介质运动还是声源相对介质运动，接收者接收到波的频率的变化情况虽然一样，但两种变化的本质机理却不同．前者是由相对波速的变化引起，而后者是由波长的变化引起．根据以上两种情况的讨论，我们可以很容易证明，当观察者和声源同时相对介质运动，即ｖＢ≠0、ｖＳ≠0时，观察者接收到声波的频率为ν′＝（ｖ＋ｖＢ）／[（ｖ－ｖＳ）／ν]＝［（ｖ＋ｖＢ）／（ｖ－ｖＳ）］ν．③该式也可以说是以上两种讨论的综合，如果在ｖＳ和ｖＢ两个量中有一个为零时，就可得出上面的①、②式分别所表示的两种情况．四、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.因为法国物理学家斐索（1819~1896年）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。五、声波的多普勒效应的应用声波的多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超。彩超简单的说就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒，首先说说超声频移诊断法，即Ｄ超，此法应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为频移，Ｄ超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像。彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，实际应用受到了广泛的重视和欢迎，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。为了检查心脏、血管的运动状态，了解血液流动速度，可以通过发射超声来实现。由于血管内的血液是流动的物体，所以超声波振源与相对运动的血液间就产生多普勒效应。血管向着超声源运动时，反射波的波长被压缩，因而频率增加。血管离开声源运动时，反射波的波长变长，因而在单位时向里频率减少。反射波频率增加或减少的量，是与血液流运速度成正比，从而就可根据超声波的频移量，测定血液的流速。我们知道血管内血流速度和血液流量，它对心血管的疾病诊断具有一定的价值，特别是对循环过程中供氧情况，闭锁能力，有无紊流，血管粥样硬化等均能提供有价值的诊断信息。超声多普勒法诊断心脏过程是这样的：超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，激励发射换能器探头，产生连续不断的超声波，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号就为换能器所接受，就可以根据反射波与发射的频率差异求出血流速度，根据反射波以频率是增大还是减小判定血流方向。为了使探头容易对准被测血管，通常采用一种板形双叠片探头。交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波同时测量反射波的频率，根据反射波的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监视器有时就装在路的上方，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。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释.波在介质中传播,会出现频散现象,随距离增加,高频向低频移动。总之，多普勒效应在科学技术上有着广泛的应用篇二：多普勒效应及其应用物理小论文多普勒效应及其应用姓名：班级：班号：学号：摘要：在日常生活中，人们都有这样的经验，火车汽笛的音调,在火车接近观察者时比其远离观察者时高.此现象就是多普勒效应。它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的。多普勒效应是波动过程的共同特征。光波也有多普勒效应。此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。本文将对其原理及应用进行讨论一、声波的多普勒效应及运用当一列呜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。这是因为声调的高低是由观察者耳膜振动频率的不同决定的，如果频率高，听起来声调就高，反之听起来声调就低，这就是声波的多普勒效应。当火车以恒定速度驶近观察者时，汽笛发出的声波在空气中的传播结果是波长缩短。因此，在一定时间间隔内进入人耳的声波频率就增加了，这就是观察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、频率变低，因此听起来就显得低沉。定量分析可得观测到的波的频率f'=(v+u)f/(v-w)，式中w为波源相对于介质的运动速度、u为观察者相对于介质的速度、v表示波在静止介质中的传播速度、f表示波源的固有频率。当观察者朝波源运动时，u取正；当观察者背离波源运动时，u取负。当波源朝观察者运动时，w取负；当波源背离观察者运动时，w取正。从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f'>f；当观察者与声源相互远离时f'<f。近年来，一种超声脉冲多普勒血流测量技术在临床医学上开始广泛应用。当声源或反射界面移动时，所发射和散射的超声波频率会发生变化。比如，当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的超声波频率发生改变，这种频率偏移可以指示血流的方向和速度。如红细胞朝向探头时，根据多普勒原理，反射的声频提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则减小。将超声脉冲多普勒技术用于心脏研究，可以估计血流的血液动力学特征，如血流方向和血流性质等。从20世纪60年代开始，利用多普勒效应和激光的相干性，激光多普勒血流测量技术广泛应用于血流信息检测及生物医学等方面。二、光波的多普勒效应及运用具有波动性的光（实际上就是电磁波）也具有多普勒效应。1848年，法国物理学家斐索（1819-1896）独立地对来自恒星的光波长偏移做了解释，提出利用这种效应测量恒星相对速度的办法，因此光的多普勒效应又被称为多普勒-斐索效应。光波与声波的不同之处在于，声波的频率变化表现为声调的改变，光波频率的变化则使人感觉到颜色的变化。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。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，认识到旋涡星云正快速地远离地球。1929年，哈勃根据光谱红移 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距离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，人们相信宇宙在很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。1948年伽莫夫和他的同事们提出了大爆炸宇宙模型，20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以至被天文学家称为“ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 模型”。多普勒-斐索效应还使科学家们想到，用这个原理测量距地球任意远的天体相对于地球的运动速度：将地球上测得的某种原子发光频率作为波源频率，再测得星体上同一种原子的发光频率作为观测频率，根据这两种频率的差别（红移或蓝移）就可以算出星体相对于地球的运动速度。1868年，英国天文学家W·哈金斯用这种办法算出天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度）为46千米/秒。三、电磁波的多普勒效应及运用电磁波同样存在多普勒效应。但电磁波与声波不同：一是声速远小于光速，不需要考虑相对论效应，但电磁波在真空传播时，无论相对于波源、还是相对于观察者，波速都等于光速c=3.0×10^8m/s；二是电磁波的传播并不需要介质，因此对于电磁波而言，波源和观察者相对于介质的速度是没有意义的，有意义的只是波源和观察者之间的相对速度。设电磁波源与观察者在同一直线上相对于观察者运动的速度为v，则电磁波的多普勒效应公式为f'=f[(1-v/c)/(1+v/c)]^0.5，只要能够测得波源频率和观察频率，便可以求出波源相对于观察者的速度。四、宇宙学研究中多普勒效应及其应用1957年，原苏联发射了人类历史个第一颗人造地球卫星，美国科学家在对其跟踪研究中发现，当卫星飞向他们的无线电接收机时，收到的电波信号频率增大；卫星离去时，收到的电波信号频率减小，这就是电磁波的多普勒效应。根据电磁波的多普勒效应，在卫星通过无线电接收机上空期间，利用测定的各个电波信号的频率变化量，就可以确定卫星的整个轨道。后来，另一位科学家逆向思维，提出了一个相反的想法：如果事先知道卫星的精确轨道，根据电磁波的多普勒效应，就可以确定无线电接收机的位置。这个设想很快被美国有关部门采用，天上的“交通警察”——多普勒卫星导航定位系统应运而生。多普勒卫星导航定位系统，在军用和民用过程中取得了极大成功，是导航定位史上的一次飞跃。但由于多普勒卫星轨道高度低、信号载波频率低，难以满足精确测量的需要。为了提高精度，美国从1973年开始筹建全球定位系统（GPS）。在经过 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证、系统试验阶段后，于1989年开始发射正式工作卫星，并于1994年全部建成、投入使用。GPS系统包括24颗人造卫星，每12小时绕地球1圈，每个卫星都能发出包含其位置、时间数据编码的信号，精确度可达10^-9秒，这些卫星按照一定方式排列，使地球上任何一点都至少能同时接收到4颗卫星发出的信号，无论地球的任何地方、任何时候、任何天气条件，地面接收者都可以通过解读这些信号准确定出自己所处的位置。五、多普勒气象学中的应用多普勒气象雷达是目前世界上最先进的气象雷达，广泛用于气象、民航等部门。它根据其发射的电磁波与云雨区回波信号的强弱测定降水强度，利用返回信号因多普勒效应产生的频率变化，测定云雨中降水微粒的移动速度。由于雷达天线可在不同的角度上作水平旋转，因此可测定三维立体空间中云雨区分布和云雨区中降水微粒的相对移动，这对研究降水的形成，分析中、小尺度天气系统，预报强对流天气具有重要意义。我国从1998年开始在江西南昌、赣州、吉安，广东番禺、湖北宜昌等地建成多普勒气象雷达站，大大提高了短时天气预报，特别是突发性、灾害性、强对流天气预报的准确率，增强了我国气象灾害监测、预警能力。现在，交通警察常用测速雷达测量汽车的速度，判断汽车是否超速，其原理就是利用红外线的多普勒效应。六、多普勒效应在医学上的应用声波的多普勒效应可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超。频率在2000Hz以上的声波即为超声波。超声波在传播过程中要发生反射，折射以及多普勒效应等。超声波在介质中传播时，发生声能衰减。因此超声通过一些实质性器官，会发生形态及强度各异的反射。声束通过肿瘤组织，声能的吸收和衰减现象也比较明显。由于人体组织器官的生理，病理，解剖情况的不同，对超声波的反射，折射和吸收衰减各不相同。超声诊断就是根据这些反射信号的多少，强弱，分布规律来判断各种疾病。医用诊断超声波的发生与接收，均由特制的探头来完成，它能把电能和声能互相转换。声检查法（简称A超），B型超声诊断（简称B超），M型超声诊断以及用于检测人体心脏功能的超声心动图，超声多普勒诊断（也叫D型超声诊断）等等，对于疾病诊断带来了方便和科学依据。我们主要说说超声频移诊断法，即Ｄ超，此法应用多普勒效应原理，当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时，回声的频率有所改变，此种频率的变化称之为频移，Ｄ超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像。彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理，把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上，即形成彩色多普勒超声血流图像。由此可见，彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息，实际应用受到了广泛的重视和欢迎，在临床上被誉为“非创伤性血管造影”。参考文献【1】《南阳师范学院学报》2006年第06期作者：刘广生;李慧;【2】豆丁网/p-239463137.html【3】现代物理技术[M].北京:国防工业出版社，2002。作者：马延均。【4】百度文库/view/ed95d28ad0d233d4b14e6906.html【5】超声治疗学[M].北京:中国医药出版社，1994。作者：冯若，汪荫棠。篇三：用多普勒效应测速的原理及应用论文用多普勒效应测速的原理及应用中文摘要：本论文的目的是介绍多普勒效应的测速原理以及在生活中的应用。通过查找资料并且思考的方法，分析和推导出多普勒效应的定义，原理。并且通过对日常生活的观察以及上网的搜索，了解了多普勒效应在日常生活的应用，包括声纳测速、雷达测速以及医学仪器的使用。本论文通过对多普勒效应原理的解说，一步步引导出测速的原理，进一步直观地解释其应用，从而真正解决了对多普勒效应测速的解答。关键词：多普勒效应测速原理应用论文：一、多普勒效应多普勒效应就是，当声音、光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度V成正比，与振动的频率成反比。二、多普勒测速原理用波照射运动着的物体,运动物体反射或散射波,由于存在多普勒效应,反射或散射波将产生多普勒频移,利用产生频移的波与本振波进行混频再经过适当的电子电路处理即可得到运动物体的运动速度。我们假设多普勒测速仪静止,运动物体的运动速度为v,运动物体的运动方向与多普勒测速仪的测速方向在同一直线上，为了得到多普勒测速仪所接收到的由于存在多普勒效应而频移的声波频率与运动物体运动速度之间的关系,我们分两步进行讨论。1、声波测速第一步,多普勒测速仪发射声波,运动物体接收到其所发射的声波.在这个过程中,多普勒测速仪作为波源是静止的,而运动物体作为波接收器以速度v运动.设多普勒测速仪所发射的声波频率为f,运动物体所接收到的声波频率为f′,声波的传播速度为v0,观测者相对于介质的运动速度vr。可得：第二步,运动物体反射或散射声波,多普勒测速仪接收到其所反射或散射的声波.在这个过程中,运动物体作为波源以速度v运动,而多普勒测速仪作为波接收器静止.设多普勒测速仪接收到的声波频率为f″,由第一步我们知道,运动物体所反射或散射的声波频率为f′,于是可得：代入可得：即为被测物体的运动速度v与多普勒测速仪所发射的声波频率f、多普勒测速仪所接收到的由于存在多普勒效应而频移的声波频率f″以及声波的传播速度v0之间的关系2、光波测速为了得到多普勒测速仪所接收到的由于存在多普勒效应而频移的光波频率与运动物体运动速度之间的关系,我们同样分两步进行讨论。第一步,多普勒测速仪发射光波,运动物体接收到其所发射的光波.在这个过程中,多普勒测速仪作为波源是静止的,运动物体作为波接收器是运动的,它们之间的相对速度为v.设多普勒测速仪所发射的光波频率为f,运动物体所接收到的光波频率为f′,光波的传播速度为c,则可得：第二步,运动物体反射或散射光波,多普勒测速仪接收到其所反射或散射的光波.在这个过程中,运动物体作为波源是运动的,多普勒测速仪作为波接收器静止不动,它们之间的相对速度仍为v.设多普勒测速仪接收到的光波频率为f″,由第一步我们知道,运动物体所反射或散射的光波频率为f′,于是可得即为被测物体的运动速度v与多普勒测速仪所发射的光波频率f、多普勒测速仪所接收的由于存在多普勒效应而频移的光波频率f′以及光波的传播速度c之间的关系。我们可以知道,多普勒测速仪只要把其所接收到的由于存在多普勒效应而频移的运动物体的反射或散射波与其所发射的本振波进行混频,再经过适当的电子电路处理即可快速测出运动物体的运动速度。3、声波测速与光波测速比较相同点:我们可以知道,利用多普勒效应,声波和光波都可以用来测量运动物体的运动速度,而且当多普勒测速仪的测速方向与运动物体的运动方向在同一直线上时,两者的被测物体的运动速度与波的频率之间的关系是一样的.声波测速特点:我们可以看出,由于声波的传播速度比较小,当v一定时,f″/f值比较大,因而其多普勒效应的结果是很明显的.但是声波在大气中传播时能量衰减快,传播距离小,而且声波的传播速度小,波长比较长,因而声波的反射或散射波不易精确接收和测量,所以声波测速的精度较差、测速距离小、测速范围窄、只能测量线度比较大的运动物体.在实际应用中一般只用超声波来测速.光波测速特点:由我们可以看出,由于光波的传播速度很大,当v一定时,f″/f值比较小,因而其多普勒效应的结果是不太明显的.但是,由于光波在大气中传播时,能量衰减小,方向性强,传播距离远,而且光波的传播速度很大,波长比较小,因而光波的反射或散射波容易精确接收和测量.所以光波测速的精度很高、测速距离远、测速范围宽、能测量线度大小不同的运动物体,比如利用激光测速不仅可以测量微小物体的运动速度,而且可测量的速度范围也很宽,低的可以测出每秒移动0.007厘米的速度,高的可以测出每秒移动几百米的速度。因此,在实际应用中一般用光波来测速.三、多普勒效应的应用1、多普勒声纳测速多普勒声纳是根据多普勒效应研制的一种利用水下声波来测速的精密仪器。多普勒声纳一般安装在船体底部，由一个发射器和一个接收器组成。2、雷达测速公路上用于监测车辆速度的监测器就是利用上述原理制成的，速度监测器是由微波雷达发射器、探测器及数据处理系统等组成，同样可以通过发射器发射的微波频率和控测器所接收到从汽车上反射的波的频率度。3.连续超声多普勒诊断仪之间的微小差别，而产生的拍频率现象测出汽车的速连续超声多普勒诊断仪通过发射与接收连续多普勒信号，来获得运动目标的信息。这类仪器结构简单，价格低廉，可用来观测心壁、瓣膜、胎体的运动状态这类仪器的测量也存在很的局限性。例如不能判断物体的运动方向，不能探测血流状态。由于没有深度分辨力，它也不能探测运动物体的深度，因此目前除用以胎儿的检测外，已很少在临床上使用。4.连续超声多普勒血流计利用连续超声多普勒血流计可以检测血流速度的大小与方向，尤其是在测量高速血流时连续式超声多普勒血流计有其独特的优势。此类仪器仍不能分辨探头和运动目标间的距离，测量结果受声束和运动方向夹角的影响较大，无法了解异常血流的产生部位。四、参考文献1、《大学物理》北京工业大学出版社2、《多普勒声纳导航》金受琪人民交通出版社3、百度图片百度百科4、《科学》九年级(下)，华东师范大学出版社，ISBN7-5617-3374-7/G·1802