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多普勒定律只是反映发声体相对听测点运动相应的声波反向瞬间声频突变的规律

已有 1319 次阅读 2020-7-29 23:09 |个人分类:物理|系统分类:论文交流

多普勒定律只是反映发声体相对听测点运动相应的声波反向瞬间声频突变的规律

1842年的一天,奥地利克里斯琴·约翰·多普勒Christian Johann Doppler)物理学家及数学家正路过铁路交叉处,恰逢一列火车从他身旁驰过,他发现火车从远而近(从左向右或从前向后)转到从近而远(从右向左或从后向前),的瞬间,音频突然变低(红移red shift;从远而近(从右向左或从后向前),转到从近而远(从左向右或从前向后),的瞬间,音频突然变高(蓝移blue shift),研究、分析认为:这是由于振源与观察者之间相对运动的方向,与声音传向观察者的方向发生了反向,而造成的效应,被称为多普勒效应”(Doppler effect)。而有:

声速,相对听测点,为常量,vs发声体,相对听测点,的速度为常量,v,当声波,以恒速,朝向,转变为,背向,听测者,的瞬间,声波传向听测点的速度,就由,v+vs瞬间转变为,v-vs

多普勒定律表达式,vvs共线(即:1),的简单情况下,就得到,转变前后,听测到的声频,分别为

f+=fsv/(v+vs)

f-=fsv/(v-vs)

红移量z+=(f+ - f-)/f+=2v vs/(vs^2-v^2)

蓝移量z-=(f- - f+)/f-=-2v vs/(vs^2-v^2)

对于各维时空矢量的情况,也容易按相应的矢量关系得到类似的结果。

但是,这些,都与发声体在进行中,听测点,听到的声频,fs,(在介质中传播的全部过程)的变化情况,毫无关系。

不能用于,声波,传播过程中的各点,也不能用于距听测点不同距离的各点,对于这些问题,都需另行研究、分析。

特别是,我们知道:声子是电中性粒子在相应不同能级跃迁,而辐射或吸收的,还有,带电粒子在相应不同能级跃迁,而辐射或吸收的,光子。

光频率是否也有类似的变化呢?

虽然,光与声都有相同的变化规律,但是,火车的速度与一般的声速相比是不可忽略的,因而,听测者可以听测到;而火车的速度与光速相比,就完全可以忽略,观测者就观测不出相应的变化,看不出火车上灯光颜色的变化。

 




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