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多普勒效应和超波速运动
多普勒效应和超波速运动
多普勒效应
多普勒效应：波源或观察者或它们二者相对于媒质运动时，观察者感觉到的频率和波源的真实频率并不相等，这一现象称为多普勒效应。
u 表示波的传播速度，接近观察者为正，反之为负。
设：
表示观察者相对于媒质的运动速度，接近于波源为正，反之为负。
表示波源相对于媒质的运动速度，接近于观察者为正，反之为负。
为人感觉到的频率。
波源发出的实际频率
（1）波源和观察者都相对于介质静止， = 0， = 0
观察者接收到的频率与波源振动的频率相等。
（2）波源静止，观察者相对媒质运动 ，
波相对于观察者的速度：
波长：
感觉到的频率：
（3）观察者静止，波源以速度 vs 相对媒质运动
B
S
S’
u
（3）观察者和波源同时运动
结论：波源与观察者相互接近时，感觉到的频率较高，反之波源与观察者相互远离时，感觉到的频率较低。
例. 火车以20 m/s的速度行驶，若机车汽笛的频率为500 Hz，问：（1）一静止观察者在机车前和机车后所听到的声音频率各为多少？（2）设另有一列火车上有乘客，当该列火车以10 m/s 的速度驶近或驶离第一列火车，乘客听到的声音频率各为多少？（已知空气中声波的速率为340 m/s。
解：
如果
艏波
波源比波前进得更快，在各时刻波源发出波的波前的包络面呈现出一个以波源为顶点的圆锥面。
马赫锥的半顶角：
（马赫数）
当
时
波源在所有时刻发出的波几乎同时到达接收器，艏波的强度极大。称为“声暴”。
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用惠更斯原理解释衍射现象
障碍物
障碍物后的
阴影部分
平面波
平面波波面
障碍后
的波面
障碍后
的波线

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