多普勒效應

　　多普勒效應指出，波在波源移向觀(guān)察者時(shí)接收頻率變高，而在波源遠離觀(guān)察者時(shí)接收頻率變低。當觀(guān)察者移動(dòng)時(shí)也能得到同樣的結論。但是由于缺少實(shí)驗設備，多普勒當時(shí)沒(méi)有用實(shí)驗驗證、幾年后有人請一隊小號手在平板車(chē)上演奏，再請訓練有素的音樂(lè )家用耳朵來(lái)辨別音調的變化，以驗證該效應。假設原有波源的波長(cháng)為λ，波速為c，觀(guān)察者移動(dòng)速度為v：

　　當觀(guān)察者走近波源時(shí)觀(guān)察到的波源頻率為（c+v）/λ，如果觀(guān)察者遠離波源，則觀(guān)察到的波源頻率為（c-v）/λ。

　　一個(gè)常被使用的例子是火車(chē)的汽笛聲，當火車(chē)接近觀(guān)察者時(shí)，其汽鳴聲會(huì )比平常更刺耳。你可以在火車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)聽(tīng)出刺耳聲的變化。同樣的情況還有：警車(chē)的警報聲和賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機聲。 如果把聲波視為有規律間隔發(fā)射的脈沖，可以想象若你每走一步，便發(fā)射了一個(gè)脈沖，那么在你之前的每一個(gè)脈沖都比你站立不動(dòng)時(shí)更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來(lái)不動(dòng)時(shí)遠了一步�；蛘哒f(shuō)，在你之前的脈沖頻率比平常變高，而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。

　　多普勒效應不僅僅適用于聲波，它也適用于所有類(lèi)型的波，包括電磁波�？茖W(xué)家愛(ài)德文·哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效應得出宇宙正在膨脹的結論。他發(fā)現遠離銀河系的天體發(fā)射的光線(xiàn)頻率變低，即移向光譜的紅端，稱(chēng)為紅移，天體離開(kāi)銀河系的速度越快紅移越大，這說(shuō)明這些天體在遠離銀河系。反之，如果天體正移向銀河系，則光線(xiàn)會(huì )發(fā)生藍移。

　　在移動(dòng)通信中，當移動(dòng)臺移向基站時(shí)，頻率變高，遠離基站時(shí)，多普勒效應2頻率變低，所以我們在移動(dòng)通信中要充分考慮多普勒效應。當然，由于日常生活中，我們移動(dòng)速度的局限，不可能會(huì )帶來(lái)十分大的頻率偏移，但是這不可否認地會(huì )給移動(dòng)通信帶來(lái)影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問(wèn)題，我們不得不在技術(shù)上加以各種考慮。也加大了移動(dòng)通信的復雜性。

　　在單色的情況下，我們的眼睛感知的顏色可以解釋為光波振動(dòng)的頻率，或者解釋為，在1秒鐘內電磁場(chǎng)所交替為變化的次數。在可見(jiàn)區域，這種效率越低，就越趨向于紅色，頻率越高的，就趨向于藍色——紫色。比如，由氦——氖激光所產(chǎn)生的鮮紅色對應的頻率為4.74×10^14赫茲，而汞燈的紫色對應的頻率則在7×10^14赫茲以上。這個(gè)原則同樣適用于聲波：聲音的高低的感覺(jué)對應于聲音對耳朵的鼓膜施加壓力的振動(dòng)頻率（高頻聲音尖厲，低頻聲音低沉）。

　　如果波源是固定不動(dòng)的，不動(dòng)的接收者所接收的波的振動(dòng)與波源發(fā)射的波的節奏相同：發(fā)射頻率等于接收頻率。如果波源相對于接收者來(lái)說(shuō)是移動(dòng)的，比如相互遠離，那么情況就不一樣了。相對于接收者來(lái)說(shuō)，波源產(chǎn)生的兩個(gè)波峰之間的距離拉長(cháng)了，因此兩上波峰到達接收者所用的時(shí)間也變長(cháng)了。那么到達接收者時(shí)頻率降低，所感知的顏色向紅色移動(dòng)（如果波源向接收者靠近，情況則相反）。為了讓讀者對這個(gè)效應的影響大小有個(gè)概念，在顯示了多普勒頻移，近似給出了一個(gè)正在遠離的光源在相對速度變化時(shí)所接收到的頻率。例如，在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線(xiàn)，當波源的速度相當于光速的一半時(shí)，接收到的頻率由4.74×10^14赫茲下降到2.37×10^14赫茲，這個(gè)數值大幅度地降移到紅外線(xiàn)的頻段。