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不知同学们是否注意过这样的现象,当一辆汽车静止时按响喇叭,喇叭声是不变的,但是当汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时,喇叭的声音就会先是很尖,当从身边经过后又突然变缓,“鸣”的一声急驰而过。
多普勒发现多普勒效应
1842年,奥地利物理学家、数学家多普勒带着女儿在铁道旁散步,他们正路过铁路交叉处时,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现火年从远而近时汽笛声变响,音渊变尖:而火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。
这种变化是什么原因引起的呢?这一下子激起了多普勒的极大兴趣,他经过认真研究,发现当波源和观察者互相靠近或者互相远离时,观察者观察到的波的频率都会发生变化,多普勒解出了速度与音高的数学关系,并通过实验成功地验证了这个关系,他找来一些吹号手坐在平板车上,用火车头拖着平板车以不同的速度运行,平板车上的吹号手吹出各种音调,在地面上,让具有绝对音高感的音乐家记录火车经过时的声音变化,人们将这种音高变化称为多普勒效应,也有其他人利用声波做过类似的实验,他们让一些乐手在火车上奏出乐音,请另一些乐手在月台上写下火车逐渐接近和离开时听到的音高,实验结果支持多普勒效应的存在。
多普勒效应的模拟实验
关于多普勒效应的原理,我们可以做一个模拟实验来说明,让一队人保持相同的间距以同样的速度沿一平直公路前进,第一种情况,让观察者站在路边不动,可能每秒有9人从他旁边通过,我们可以认为此时的“过人频率”是9人/秒:第二种情况,让观察者逆着队伍行进,发现每秒和观察者相遇的人数增加,也就是频率增加;第三种情况,让观察者顺着队伍行进,发现每秒和观察者相遇的人数减少,也就是频率降低,如果队伍行进的速度改变,频率的变化也随之不同。
平常我们研究的声源。也就是发声体,一般都是静止不动的,一旦声源开始移动,情况就有了变化,理论证明,声波在介质中的传播速度仅与介质的性质有关,与波源是否运动无关,所以空气中的声速可认为是不变的,如果声源朝向我们运动,而声源所发出的声波的波前以声速向前传播,而这列波的波尾则随波源向前移动,与波源静止相比较。同样的一列波,波源向前运动时,波前与波尾间的距离变短了,即波被压缩了,波长变短,则接收者感到波的频率变大,声音的音调变高,如果波源静止,接收者朝向波源运动,则接收者接收一列波所用的时间变短,对接收者而言,相当于波的周期变短了,故接收者感觉音调升高,其他情况同学们可按照上述方法自己推理。
我们已经学习了声学知识,知道了音调的高低是由声音的频率决定的,频率高音调就高,反之音调就低,当汽车朝我们迎面而来时,我们接收到的声波波长变短,声波的频率升高,我们听到的喇叭声变尖,当汽车离我们远去时,我们接收到的声波波长变长,声波的频率降低,这样我们就可以解释呼啸而过的汽车喇叭声音先尖后缓的原因了。
多普勒发现多普勒效应
1842年,奥地利物理学家、数学家多普勒带着女儿在铁道旁散步,他们正路过铁路交叉处时,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现火年从远而近时汽笛声变响,音渊变尖:而火车从近而远时汽笛声变弱,音调变低。
这种变化是什么原因引起的呢?这一下子激起了多普勒的极大兴趣,他经过认真研究,发现当波源和观察者互相靠近或者互相远离时,观察者观察到的波的频率都会发生变化,多普勒解出了速度与音高的数学关系,并通过实验成功地验证了这个关系,他找来一些吹号手坐在平板车上,用火车头拖着平板车以不同的速度运行,平板车上的吹号手吹出各种音调,在地面上,让具有绝对音高感的音乐家记录火车经过时的声音变化,人们将这种音高变化称为多普勒效应,也有其他人利用声波做过类似的实验,他们让一些乐手在火车上奏出乐音,请另一些乐手在月台上写下火车逐渐接近和离开时听到的音高,实验结果支持多普勒效应的存在。
多普勒效应的模拟实验
关于多普勒效应的原理,我们可以做一个模拟实验来说明,让一队人保持相同的间距以同样的速度沿一平直公路前进,第一种情况,让观察者站在路边不动,可能每秒有9人从他旁边通过,我们可以认为此时的“过人频率”是9人/秒:第二种情况,让观察者逆着队伍行进,发现每秒和观察者相遇的人数增加,也就是频率增加;第三种情况,让观察者顺着队伍行进,发现每秒和观察者相遇的人数减少,也就是频率降低,如果队伍行进的速度改变,频率的变化也随之不同。
平常我们研究的声源。也就是发声体,一般都是静止不动的,一旦声源开始移动,情况就有了变化,理论证明,声波在介质中的传播速度仅与介质的性质有关,与波源是否运动无关,所以空气中的声速可认为是不变的,如果声源朝向我们运动,而声源所发出的声波的波前以声速向前传播,而这列波的波尾则随波源向前移动,与波源静止相比较。同样的一列波,波源向前运动时,波前与波尾间的距离变短了,即波被压缩了,波长变短,则接收者感到波的频率变大,声音的音调变高,如果波源静止,接收者朝向波源运动,则接收者接收一列波所用的时间变短,对接收者而言,相当于波的周期变短了,故接收者感觉音调升高,其他情况同学们可按照上述方法自己推理。
我们已经学习了声学知识,知道了音调的高低是由声音的频率决定的,频率高音调就高,反之音调就低,当汽车朝我们迎面而来时,我们接收到的声波波长变短,声波的频率升高,我们听到的喇叭声变尖,当汽车离我们远去时,我们接收到的声波波长变长,声波的频率降低,这样我们就可以解释呼啸而过的汽车喇叭声音先尖后缓的原因了。