多普勒效应

Posted 2022-01-10 bobuddy

多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。但是由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验验证，几年后才用测量的数据去验证。假设原有波源的波长为λ，波速为u，观察者移动速度为v（以下分析方法不适用于光波，光波的多普勒效应见下文）：

当观察者走近波源时观察到的波源频率为

     u*u/λ(u-v)

，反之则观察到的波源频率为

。u*u/λ(u+v)

一个常被使用的例子是光，当恒星接近观察者时，其发出的光的颜色会比平常更蓝。天文学家可以在恒星经过时看出光颜色的变化。

如果把光波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己。而在你后面的光源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。

产生原因：光源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者看到的光的颜色，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变。在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小。