老山精神的实质:多普勒效应是什么？

为了更多地了解银河系，我们必须研究确定星体运动的方法。当哈雷发现彗星在运动着的时候，他只能测量它
们走过的可视路线（固有运动）的路程，它们仿佛是在沿天体滑动着。然而，一旦天体不存在了，而且星星穿过广
阔的太空分布在距我们较近或较远处，变得十分明显，问题就出现了：某一特定的星体是正朝向我们运动，还是背
离我们运动着呢？此运动（相向或背向）被称为径向运动，因为星星被看作在沿着轮辐（或半径）朝向或背向我们
运动着，此轮以地球为中心，远离我们延伸出去。

我们如何才能探测出这个运动呢？如果一颗星正径直地背向我们或朝向我们运动，那么它在太空中的位置是不
变的。当然，如果它们背离我们运动，它将在天空中变得越来越暗。如果它稳定地朝向我们运动，则会变得越来越
亮，但是星星离我们那么远，而且相对那巨大的距离而言移动是那么缓慢，那么星星用几千年而改变的亮度完全可
以用精密仪器探测出来。此外，即使一颗星是以固有运动穿过太空，它也可以是朝向或背向我们运动以至于它在三
维空间中存在着倾斜运动。如何才能观察到这种运动呢？

此答案是在从地球上观察到的一个现象中被发现的，好像与星星无关。如果一个骑兵正在军事进攻中冲锋，吹
号以鼓舞自己军队的士气而威吓敌军，当他移向一个静止不动的收听者时，号声好像改变了音高。当掠过时，声音
突然呈现为较低的音高。

这个现象在战争最激烈时没有被发现，但在1815年，英国工程师乔治。斯蒂芬森发明了铁道机车，它不是多年
前的那种跑起来跟奔马的速度一样或再快一点的机车。更重要的是，当它们穿过人口稠密的地区时，通常会发出某
种汽笛声来警告人们，所以当机车经过时听到突然降低的声音就非常普遍了。为什么会发生这种情况？疑问就出现
了。

奥地利物理学家克里斯琴。乔安娜。多普勒十分准确地解决了问题，判定当机车逼近时，每个连续的声音都稍
微追上它前面的那个，因此它们比机车静止时更频繁地传入耳朵。因此，比机车静止时的汽笛声要高。当机车经过
或开始后退时，每个连续声波都被拉离前面那个，那么就比机车静止时传到耳朵的次数少，所以听起来音高就较低。

那么在机车穿过时声音存在着自然的变化过程，由比正常的高到比正常的低，由高音到低音。

在1842年，多普勒解出了速度与音高的数学关系，并通过火车头以不同的速度来回拖着平板车而成功地验证了
这个关系。吹号手在平板车上吹出各种音调，在地面上，具有绝对音高感的音乐家记录火车经过时的声音变化。因
此，这种音高变化被称为多普勒效应。

到现在，人们发现光也是由波构成的，虽然它的波比声波要小得多。1848年，法国物理学家阿曼德。希玻利特。

费佐指出多普勒效应适用于任何波的运动，包括光。因此，常常把光运动的方式称为多普勒—费佐效应。

如果一颗星既不靠近又不远离我们，那么它的光谱中的黑线就保持在适当的位置。如果星体背向我们运动，它
发出的光的波长较长（是较低音高的等价值），而且黑线总是向光谱中的红光端移动（红向移动）。移动得越多，
背离我们运动的速度越快。另一方面，如果星体向我们靠近，它发出的光的波长较短（是较高的音高的等价值），
光谱线朝向光谱中的紫光端移动。而且，移得越远，靠近我们运动的速度越快。

如果我们知道径向运动（相向或背向），又知道固有运动（朝一侧），我们就能计算出星体在三维空间中的真
实运动。事实上，径向速度是其中非常重要的。只有星体离我们足够近而且它穿过天空的运动快得可以被觉察出来
时，固有运动才能被测量，但只有非常小的一部分星体是离我们那么近的。另一方面，无论星体离我们多远，只有
它的光谱是可以得到的，才能确定径向运动。在1868年，威廉。哈金斯首次确定了星星的径向速度。他发现天狼星
以大约46公里/ 秒次强的速度背离我们。目前，我们有较好的图表，很接近首次尝试。

多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。
他认为声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低。一个常被使用的例子是火车,当火车接近观察者时,其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声。
把声波视为有规律间隔发射的脉冲,可以想象若你每走一步,便发射了一个脉冲,那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动是更接近你自己。而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说,在你之前的脉冲频率比平常变高,而在你之后的脉冲频率比平常变低了。
广义的多普勒效应

多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括光波、电磁波。科学家Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论.他发现远处银河系的光线频率在变高,即移向光谱的红端.这就是红色多普勒频移,或称红移.若银河系正移向他,光线就成为蓝移.。
在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑"多普勒效应"。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但是这不可否认地会给移动通信带来影响，为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。
一、声波的多普勒效应
在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1＞f；当观察者与声源相互远离时,f1＜f 。
二、光波（包括电磁波）的多普勒效应
具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移.

多普勒效应的广泛应用

一、雷达测速仪
检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。

二、多普勒效应在医学上的应用
在临床上，多普勒效应的应用也不断增多，近年来迅速发展起超声脉冲Doppler检查仪，当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移可以知道血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据Doppler原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。

三、宇宙学研究中的多普勒现象
20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物。 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型。 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" 。
多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了。 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了46 km/s的速度值。

四、移动通信中的多普勒效应
在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑"多普勒效应"。当然，由于日常生活中，我们移动速度的局限，不可能会带来十分大的频率偏移，但在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高，远离卫星时，频率变低，而且由于飞机的速度十分快，所以我们在卫星移动通信中要充分考虑"多普勒效应"。为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了移动通信的复杂性。

称做多普勒效应的速度和波长的关系是一种日常经验
聆听从头顶飞过的飞机，当它趋近我们时，其引擎的音调升高，当它离开时音调降低。高音调对应于更短波长（相临波峰之间的距离）和高频率（每秒钟的波动数目）。
这是因为飞机向你飞来时，当它发射下一个波峰时，它离你更近，减小了波峰之间的距离。同样，当飞机飞离你时，波峰的距离减小了。
多普勒效应对于光波同样适用。向我们飞来的行星在光谱上发生蓝移，飞离我们而远去的行星发生红移。

多普勒效应是我们在接受声波，光波等时受其他不同的声波，光波等的影响而使所接受的声波，光波等产生不同程度的减弱的现象。
为了更多地了解银河系，我们必须研究确定星体运动的方法。当哈雷发现彗星在运动着的时候，他只能测量它
们走过的可视路线（固有运动）的路程，它们仿佛是在沿天体滑动着。然而，一旦天体不存在了，而且星星穿过广
阔的太空分布在距我们较近或较远处，变得十分明显，问题就出现了：某一特定的星体是正朝向我们运动，还是背
离我们运动着呢？此运动（相向或背向）被称为径向运动，因为星星被看作在沿着轮辐（或半径）朝向或背向我们运动着，此轮以地球为中心，远离我们延伸出去。
我们如何才能探测出这个运动呢？如果一颗星正径直地背向我们或朝向我们运动，那么它在太空中的位置是不
变的。当然，如果它们背离我们运动，它将在天空中变得越来越暗。如果它稳定地朝向我们运动，则会变得越来越
亮，但是星星离我们那么远，而且相对那巨大的距离而言移动是那么缓慢，那么星星用几千年而改变的亮度完全可
以用精密仪器探测出来。此外，即使一颗星是以固有运动穿过太空，它也可以是朝向或背向我们运动以至于它在三
维空间中存在着倾斜运动。如何才能观察到这种运动呢？
此答案是在从地球上观察到的一个现象中被发现的，好像与星星无关。如果一个骑兵正在军事进攻中冲锋，吹
号以鼓舞自己军队的士气而威吓敌军，当他移向一个静止不动的收听者时，号声好像改变了音高。当掠过时，声音
突然呈现为较低的音高。
这个现象在战争最激烈时没有被发现，但在1815年，英国工程师乔治。斯蒂芬森发明了铁道机车，它不是多年
前的那种跑起来跟奔马的速度一样或再快一点的机车。更重要的是，当它们穿过人口稠密的地区时，通常会发出某
种汽笛声来警告人们，所以当机车经过时听到突然降低的声音就非常普遍了。为什么会发生这种情况？疑问就出现
了。
奥地利物理学家克里斯琴。乔安娜。多普勒十分准确地解决了问题，判定当机车逼近时，每个连续的声音都稍
微追上它前面的那个，因此它们比机车静止时更频繁地传入耳朵。因此，比机车静止时的汽笛声要高。当机车经过
或开始后退时，每个连续声波都被拉离前面那个，那么就比机车静止时传到耳朵的次数少，所以听起来音高就较低。
那么在机车穿过时声音存在着自然的变化过程，由比正常的高到比正常的低，由高音到低音。
在1842年，多普勒解出了速度与音高的数学关系，并通过火车头以不同的速度来回拖着平板车而成功地验证了
这个关系。吹号手在平板车上吹出各种音调，在地面上，具有绝对音高感的音乐家记录火车经过时的声音变化。因
此，这种音高变化被称为多普勒效应。
到现在，人们发现光也是由波构成的，虽然它的波比声波要小得多。1848年，法国物理学家阿曼德。希玻利特。
费佐指出多普勒效应适用于任何波的运动，包括光。因此，常常把光运动的方式称为多普勒—费佐效应。
如果一颗星既不靠近又不远离我们，那么它的光谱中的黑线就保持在适当的位置。如果星体背向我们运动，它
发出的光的波长较长（是较低音高的等价值），而且黑线总是向光谱中的红光端移动（红向移动）。移动得越多，
背离我们运动的速度越快。另一方面，如果星体向我们靠近，它发出的光的波长较短（是较高的音高的等价值），
光谱线朝向光谱中的紫光端移动。而且，移得越远，靠近我们运动的速度越快。
如果我们知道径向运动（相向或背向），又知道固有运动（朝一侧），我们就能计算出星体在三维空间中的真
实运动。事实上，径向速度是其中非常重要的。只有星体离我们足够近而且它穿过天空的运动快得可以被觉察出来
时，固有运动才能被测量，但只有非常小的一部分星体是离我们那么近的。另一方面，无论星体离我们多远，只有
它的光谱是可以得到的，才能确定径向运动。在1868年，威廉。哈金斯首次确定了星星的径向速度。他发现天狼星
以大约46公里/ 秒次强的速度背离我们。目前，我们有较好的图表，很接近首次尝试。

多普勒效应

郭世琮

在单色的情况下，我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率，或者解释为，在1秒钟内电磁场所交替为变化的次数。在可见区域，这种效率越低，就越趋向于红色，频率越高的，就趋向于蓝色——紫色。比如，由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×1014赫兹，而汞灯的紫色对应的频率则在7×1014赫兹以上。这个原则同样适用于声波：声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率（高频声音尖厉，低频声音低沉）。

如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。相对于接收者来说，波源产生的两个波峰之间的距离拉长了，因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了。那么到达接收者时频率降低，所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近，情况则相反）。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念，在图4中显示了多普勒频移，近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率。例如，在上面提到的氦——氖激光的红色谱线，当波源的速度相当于光速的一半时（参见图中所画的虚线），接收到的频率由4.74×1014赫兹下降到4.74×1014赫兹，这个数值大幅度地降移到红外线的频段。

《科学世界》

其实多普乐效应说白了就是：原先静止两物体他俩之间有距离，波要一段时间才能传到！当他们相对移动时，有了相对速度，所以波就得去追赶接受者，因此传到的时间比正常有差异，然而波长不便，所以就导致频率发生变化，这就是多普勒效应！奥地利物理学家克里斯琴。乔安娜。多普勒十分准确地解决了问题，判定当机车逼近时，每个连续的声音都稍
微追上它前面的那个，因此它们比机车静止时更频繁地传入耳朵。因此，比机车静止时的汽笛声要高。当机车经过
或开始后退时，每个连续声波都被拉离前面那个，那么就比机车静止时传到耳朵的次数少，所以听起来音高就较低。

那么在机车穿过时声音存在着自然的变化过程，由比正常的高到比正常的低，由高音到低音。

在1842年，多普勒解出了速度与音高的数学关系，并通过火车头以不同的速度来回拖着平板车而成功地验证了
这个关系。吹号手在平板车上吹出各种音调，在地面上，具有绝对音高感的音乐家记录火车经过时的声音变化。因
此，这种音高变化被称为多普勒效应。