11 多普勒效应
学 习 目 标
知 识 脉 络
1．通过实验，认识多普勒效应．
2．理解多普勒效应产生的原因．(重点)
3．会解释多普勒效应的应用．(难点)
知识点| 多普勒效应及其应用
1．多普勒效应
由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率改变的现象．
2．多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率变大．
(2)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．
3．多普勒效应的应用
(1)测量汽车速度
交通警车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，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．
(2)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率．然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球的速度．
(3)测血液流速
向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度．
1．声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大． (×)
2．当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．
(×)
3．火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者． (√)
1．多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗？是不是距离越近，越容易发生多普勒效应？
【提示】 能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化，与距离的大小没有关系．
2．火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？
【提示】 不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的．
1．多普勒效应的成因
发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动．
2．相对位置变化与频率的关系(规律)
相对位置
图 示
结 论
波源S和观察者A相对静止，如图所示
f波源＝f观察者，音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示
若靠近波源，由A→B，则f波源＜f观察者，音调变高；若远离波源，由A→C，则f波源＞f观察者，音调变低
观察者A不动，波源S运动，由S→S2，如图所示
f波源＜f观察者音调变高
1.假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 Hz，在汽车向你驶来又擦身而过的过程中，当汽车向你驶来时，听到喇叭声音的频率________于300 Hz，当汽车和你擦身而过后，听到喇叭声音的频率________于300 Hz
解析：当汽车向你驶来时，两者距离减小，你单位时间内接收的声波个数增多，频率升高，将大于300 Hz；当汽车和你擦身而过后，两者距离变大，你单位时间内接收的声波个数减少，频率降低，将小于300 Hz.
答案：大 小
2．下面说法中正确的是( )
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化
C．多普勒效应是波源与观察者之间有相对运动时产生的
D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的
E．多普勒效应是牛顿首先发现的
解析：当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，选项D正确．
答案：BCD
3．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低．
(1)此现象属于( )
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
解析：(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低，此现象为多普勒效应，选项C正确．
(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该轿车超速．
(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．
答案：(1)C (2)见解析 (3)见解析
多普勒效应的判断方法
(1)确定研究对象．(波源与观察者)
(2)确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．
(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．
