多普勒效应的原理是什么？
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，听到声音越来越高；而车离去的时候声音越来越低。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。
原理
多普勒效应指出，波在波源移向观察者接近时接收频率变高，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，几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。假设原有波源的波长为λ，波速为c，观察者移动速度为v：
当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，反之则观察到的波源频率为（c-v）/λ。
一个常被使用的例子是火车的汽笛声，当火车接近观察者时，如果观察者远离波源，其汽鸣声会比平常更刺耳。你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。
如果把声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。而在你后面的声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：声源完成一次全振动，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，而观察者听到的声音的音调，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．
多普勒效应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）；当运动在波源后面时，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、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。假设原有波源的波长为λ，波速为c，观察者移动速度为v：
当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（c-v）/λ。
一个常被使用的例子是火车的汽笛声，当火车接近观察者时,其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。
如果把声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。而在你后面的声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。
如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。相对于接收者来说，波源产生的两个波峰之间的距离拉长了，因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了。那么到达接收者时频率降低，所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近，情况则相反）。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念，在图4中显示了多普勒频移，近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率。例如，在上面提到的氦——氖激光的红色谱线，当波源的速度相当于光速的一半时（参见图中所画的虚线），接收到的频率由4.74×1014赫兹下降到4.74×1014赫兹，这个数值大幅度地降移到红外线的频段。
一、声波的多普勒效应
在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高
变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来
就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（Christian
Doppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理
解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象
波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，
当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）
/（u-vs）f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波
在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负
号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互
靠近时，f1＞f ；当观察者与声源相互远离时。f1＜f
二、光波的多普勒效应
具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于
1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之
处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为
红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移.
三、光的多普勒效应的应用
20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了
旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离
r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，
物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫（
G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文
学家称为宇宙的"标准模型" .
多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行
了. 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了
46 km/s的速度值
多普勒效应
Doppler effect
波源与观察者（接收器）间有相对运动时，观测到的波
频率与波源发出 的波频率不同的现象 。 也称多普 勒频移 。
1842年由奥地利物理学家J.C.多普勒发现。关于多普勒效应
理论有两种：
①经典的多普勒效应。以经典理论处理多普勒效应问题，
适用于以弹性介质为媒体的普通机械波。设介质静止不动 ，
波源频率为v0，波在介质中的传播速度为v，若波源和接收器
分别以速度u1和u2沿两者的连线运动 ， 则接收到的波频率为
v=(v-u2)v0/(v-u2)
无论是波源运动还是观测者运动，或者两者同时
运动，波源和观测者接近时接收到的频率增加，远离时接收
到的频率减小。
②光学多普勒效应。以相对论理论为基础处理光波（或
电磁波）的多普勒效应。光波与机械波不同，不需要任何介
质而能在真空中传播；根据光速不变原理（见狭义相对论），
真空中的光速在任何惯性参考系中有相同数值，光学多普勒
频移只决定于光源和观测者间的相对运动速度。
根据多普勒效应的原理可测量运动物体的速度，如车速、
船速、卫星速度和流体的流速等。根据光学多普勒频移可测
定天体相对地球的运动。光源中发光原子的无规热运动引起
谱线增宽，称多普线增宽，根据频移公式可计算多普勒增宽
与光源温度的关系。
使用多普勒效应可测量流体速率。当声波在声束方向被具有流速的目标反射时，目标流向声源时反射波的频率较高，而目标离开声源时反射波的频率较低。频率的变化与入射声束的频率及目标的速度成比例。在标准的多普勒应用中，一个传导器生成连续的声流，而另一个传感器检测反射声波。因为声波的连续传输，故不能决定从目标至传导器的距离：在波束中移动的所有东西均对多普勒信号产生影响。在现代设备中多普勒偏移由脉冲声波决定。在此情况下，只需一个传感器即可。通过使用声波脉冲可以只观察来自指定的样本区的反射；通过系统地反复重新定位传感器的样本区，就可决定两维速度分布情况。流速图可叠加在回声图像（彩色代码流速图）上。通过这种方法，可同时显示流动信息和解剖信息。
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卷罚补肾： 答:多普勒效应是自然界普遍存在的一种效应,它是1842年由奥地利学者Christian Johann Doppler(1803-1853)首先发现的,物理学上称为多普勒效应.多普勒效应在日常生活中是可以感觉到的,如火车鸣笛,从远而近,人耳朵感到笛声是尖的,火车经过之后由近而远背离而去,则笛声由尖变粗,这是因为火车笛声具有某个频率,当朝向人来或背离人去时,火车与人之间发生相对运动,这样,人所接受到的声音频率与汽笛声的振动频率不同,即发生了频率的变化,称为频移现象.这种频移现象就是多普勒效应造成的.多普勒效应发生的基本条件是声源和接受器发生相对运动.
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