2.同学们都对这一现象感到好奇,兴趣很浓,立刻投入到激烈的讨论当中.

第一组:声音的音调是由物体振动的频率决定的,难道汽笛的发声频率在变化吗?

第二组:我们认为汽笛发声的频率不会变.

第三组:难道是我们听到的频率发生变化吗?

第四组:若是我们听到的频率发生了变化?有理论依据支持你的说法吗?

火车的汽笛可以看作一个声源,当火车和观察者相对静止时,它发出来的声音的频率就是我们听到的声音的频率.例如:声源发出每秒2500次的振动,听者就听到2500 Hz的音调,当声源和观察者之间都静止不动时,观察者听到声源发出的音调是不会变化的;当两者之间发生相对运动时,火车运动人不动,听者听到声源发出的音调发生了变化.

当声源向观察者靠近时,观察者听到的声音频率为f′,声源的频率为ft和声源的运动速度vt及声音在空气中的传播速度v有如下的关系:

f′=ft

这种情况下,观察者听到的声音音调就比声源发出的音调要高.因为>1.

当声源远离观察者而去时,观察者听到声音频率为f″,它和ftvtv之间的关系为

f″=ft

这样,观察者听到的声音,音调就比声源发出的音调要低了(因为<1)

假如声源没有运动,则vt=0,这样便有

f′=f″=ft

表示听者听到声音的音调与声源发出的音调是一样的.

[结果]这一现象,首先是由奥地利的物理学家多普勒发现的,所以称为多普勒效应.这个效应就是说明这样一个事实:

由于声源和观察者之间的相对运动,观察者感受到音调发生了变化,当两者相互接近时,观察者接受到的声音的音调要升高;相互离开时,观察者接收到的音调要降低.

但是有多普勒效应发生时,声源本身发声的频率并没有发生变化.

老师最后指出:不仅声波传播时有多普勒效应,光波传播中也存在多普勒效应.比如,天文学家接收到从遥远的星体来的光波频率有微小变化,利用多普勒效应来解释,就知道这个星体是向着地球还是背离地球运动着;同时从频率微小变化的量,可以计算出该星体的运动速度.

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