聲波的多普勒效應

　　這是因為聲調的高低是由聲波振動(dòng)頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調聽(tīng)起來(lái)就高；反之聲調聽(tīng)起來(lái)就低。這種現象稱(chēng)為多普勒效應，它是用發(fā)現者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奧地利物理學(xué)家和數學(xué)家。他于1842年首先發(fā)現了這種效應。為了理解這一現象，就需要考察火車(chē)以恒定速度駛近時(shí)，汽笛發(fā)出的聲波在傳播時(shí)的規律。其結果是聲波的波長(cháng)縮短，好像波被壓縮了。因此，在一定時(shí)間間隔內傳播的波數就增加了，這就是觀(guān)察者為什么會(huì )感受到聲調變高的原因；相反，當火車(chē)駛向遠方時(shí)，聲波的波長(cháng)變大，好像波被拉伸了。因此，聲音聽(tīng)起來(lái)就顯得低沉。定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f，其中vs為波源相對于介質(zhì)的速度，v0為觀(guān)察者相對于介質(zhì)的速度，f表示波源的固有頻率，u表示波在靜止介質(zhì)中的傳播速度。當觀(guān)察者朝波源運動(dòng)時(shí)，v0取正號；當觀(guān)察者背離波源（即順著(zhù)波源）運動(dòng)時(shí)，v0取負號。當波源朝觀(guān)察者運動(dòng)時(shí)vs前面取負號；前波源背離觀(guān)察者運動(dòng)時(shí)vs取正號。從上式易知，當觀(guān)察者與聲源相互靠近時(shí)，f1>f；當觀(guān)察者與聲源相互遠離時(shí)。f1

　　設聲源S，觀(guān)察者L分別以速度Vs，Vl在靜止的介質(zhì)中沿同一直線(xiàn)同向運動(dòng)，聲源發(fā)出聲波在介質(zhì)中的傳播速度為V，且Vs小于V，Vl小于V.當聲源不動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)射頻率為f，波長(cháng)為X的聲波，觀(guān)察者接收到的聲波的頻率為：

　　f'=（V-Vl）V/[（V-Vs）X]=（V-Vl）f/（V-Vs）

　　所以得

　�。�1）當觀(guān)察者和波源都不動(dòng)時(shí)，Vs=0，Vl=0，由上式得f'=f

　�。�2）當觀(guān)察者不動(dòng)，聲源接近觀(guān)察者時(shí)，觀(guān)察者接收到的頻率為

　　F=Vf/（V-Vs）顯然此時(shí)頻率大于原來(lái)的頻率

　　由上面的式子可以得到多普勒效應的所有表現。