多普勒效应和频率,波长计算

1  多普勒效应(Doppler Effect)

由于信号源和收听者之间的相对运动而导致的声音(波)频率变化称为多普勒效应。

多普勒效应最常出现的场景是:当声源相对于静止的观察者移动时,或者观察者相对于静止的声源移动时,观察者听到的音调会发生变化。如果声源静止不动,人耳听到的声音则与声源发出的声音的音调相同。例如:当救护车从我们身旁驶过时,它的警报声与我们紧挨着它时所听到的声音是不一样的。救护车在驶向我们、从我们身旁驶过和驶向远处时的音调都是不同的。远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细(即频率变高,波长变短),而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉(即频率变低,波长变长),就是多普勒效应的现象。

2  频率计算公式

观察者和发射源的频率关系为:

  • f’ =观察到的频率 (1/s, Hz)
  • f =发射源于该介质中的原始发射频率(1/s, Hz)
  • v =波在该介质中的行进速度 (m/s) 
  • v0 =观察者相对于介质的移动速度,若接近发射源则前方运算符号为+号,反之则为 (m/s) 
  • vs =发射源相对于介质的移动速度,若接近观察者则前方运算符号为号,反之则为+ (m/s) 

3  波长计算公式

在观察者于发射源无距离变化时,波长λ

发生多普勒效应时候,波长λ

c0=介质中波的传播速度 (m/s) 

v=发射源与观察者的相对速度,远离时为正,趋近时为负 (m/s) 

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