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多普勒效应 (Doppler effect) 是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。该理论认为物体辐射的波长因波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波长变短,频率升高,即产生蓝移。在运动的波源后面时,波长变长,频率降低,即产生红移。根据波红蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度。
但大家忽略一件极其重要的事情,多普勒效应不仅存在运动频移,也存在衰减频移。
大量的实验与观测表明:多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释。波在介质中传播,会出现波散现象,随距离增加,短波向长波移动。
多孔介质脉冲声波实验表明声波在多孔介质中传播时,存在频率主值向低频移动。声场中的任意位置,声波的主频偏移与介质的衰减呈线性关系,对同一介质,声波的主频偏移与场点距声源的距离成正比。
另外,一些自然现象也存在衰减频移现象。当观测静止机器的轰鸣声时会发现,离近时声音尖锐,而离远时声音低沉。这也表明声音的频率与距离有关,并非与速度相关。“雷远声沉,雷近声脆”也是同样的道理,雷很远的时候声音会很低沉,而在很近的时候声音会响亮而尖锐。这些静止的声源均能出现频移,表明频移不仅与运动有关,也与在介质中传播的振动频率衰减有关。
运动频移与运动速度成比例关系,且远离为红移,走近为蓝移;而衰减频移不同,衰减频移与距离成比例关系,且只有红移,没有蓝移。
因此,在使用多普勒效应时要明确是运动频移还是衰减频移。20世纪初,哈勃与助手赫马森合作,对遥远星系的距离与红移进行了大量测量工作,发现远方星系的谱线均有红移,而且距离越远的星系,红移越大,红移大小与星系距离的关系经过了大量的测量验证。
根据距离与红移参数的关系,可以明确星系红移主要是由于衰减频移产生,至于运动频移就需要用运动参数来确定。决不能用运动频移代替衰减频移来证明宇宙加速膨胀。
预测与验证:
① 进行不同距离的声频测试,采用较高声阻材料,效果明显,材料相同,主频相同,分析传播距离与频移关系。
② 进行不同阻尼的声频测试,距离相同,主频相同,分析传播阻尼与频移关系。
③ 进行不同主频的声频测试,距离相同,阻尼相同,分析主频与频移关系。
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