多普勒效应

多普勒效应（Doppler effect）是波源与观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。

多普勒效应？

生活中有这样一个有趣的现象：当一辆救护车迎面驶来的时候，听到声音比原来高；而车离去的时候声音比原来低。你可能没有意识到，这个现象和医院使用的彩超同属于一个原理，那就是“多普勒效应”。

多普勒效应Doppler effect是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高（蓝移blue shift）；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低（红移red shift）；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。

恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，除非波源的速度非常接近光速，否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

多普勒效应的发现：

1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的数学家、物理学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声变响，音调变尖，而火车从近而远时鸣笛声变弱，音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源与观察者之间相互靠近或远离时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发声的频率。当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增加，频率变小，音调变得低沉；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的波长减小，频率变大，音调就变高，后来人把它称为“多普勒效应”。科学家们经研究发现多普勒效应适用于所有类型的波，包括电磁波。

多普勒效应的公式：

多普勒效应的公式是f = f（1 ± v/c），其中f是原始频率，f‘是接收频率，v是发射源和接收器之间的相对速度，c是光速。当发射源和接收器相对静止时，多普勒效应为零，接收到的频率等于原始频率。但是，当它们相对运动时，接收到的频率会发生变化。

多普勒效应的应用：

1、声波的多普勒效应不只是用来“欣赏”火车笛声的变化，它也有许多重要应用。 当一束超声波射到人体内两种组织的界面时将发生反射，当界面处于运动状态时（如心脏的跳动），反射回来的超声波频率将因多普勒效应而发生变化，由此可以探测人体内脏器官因病变而引起的运动异常状况。现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。

2、根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行 方向等。

3、红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红衣现象”，所谓“红衣现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动。科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度。这种现象，是证明宇宙在膨胀的一个有力证据。