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    都卜勒效應(Doppler effect)

什麼是都卜勒效應呢?就是指波源與觀察者間存在著相對運動時,被觀察的波頻會發生改變的現象。讓我用生活中的例子舉例,若你在馬路旁等紅綠燈時,聽到呼嘯來去的汽車聲,會發現聲音的頻率有些微的改變,這就是有名的都卜勒效應了!
 

實驗演示


1.儀器介紹


2.模型一-火箭炮


3.模型二-蜂鳴器



實驗原理


相信看過以上的影片都有感覺到聲音尖銳與低沉的變化。當火箭炮以Vs的速率接近觀察者O1時,所聽到的聲音頻率增加,而其波長變短。但對觀察者O2而言,聲源遠離,所聽到的聲音頻率減少,而其波長變長,如圖2所示。
 

圖1. 固定聲源產生圓形音波 圖2. 聲源以VS的速率接近觀察者O1


聲源由圖上的數字1處開始往右跑,每隔一個週期時間T依序到達2、3、4、5、6處,並持續地發出圓形音波(音波傳播速率v)。當聲源到達數字6處時,其先前在數字1處所發出的圓形音波已到達圖上所示的w1處,而先前在數字2處所發出的圓形音波則到達了w2處……以此類推。因此,觀察者O1所聽到的聲音頻率為

即當聲源接近觀察者時,所聽到的音調變高。反之,觀察者O1所聽到的聲音頻率為,音調是變低的。

可藉動畫更清楚都普勒效應的狀況。

問題討論


1.若是觀察者靠近或遠離聲源時,所觀察到的頻率會如何呢?

2.只要是波(光波、電磁波)都會有都卜勒效應嗎?

 

相關連結


1.都卜勒的生平

2.都卜勒效應示範(聲音)

 

備註:聲音的傳播速率v受到介質及溫度的影響,v=331+0.6t,t為溫度