有趣的多普勒效應

在十字路口等待過馬路時，細心的同學會發現一種有趣的現象：一輛汽車響著喇叭從你身邊疾駛而過時，先是聽到非常刺耳的聲音，很快聲音就變得低沉了。除了感覺到聲音的響度變化之外，還會明顯感覺到聲音的音調也發生了變化，由原來的高亢變得低沉。這說明聲音的頻率由高變低了。

1842年。奧地利物理學家、數學家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步。他們正路過鐵路交叉處時，恰逢一列火車從他身旁馳過，他發現火車從遠而近時汽笛聲變響，音調變尖，而火車從近而遠時汽笛聲變弱，音調變低。是什么緣故引起的呢?這激起了多普勒的極大興趣，他經過認真研究，發現當波源和觀察者互相靠近或者互相遠離時，觀察者觀察到的波的頻率都會發生變化，人們把這種頻率變化稱為多普勒效應。

關于多普勒效應的原理，我們可以做一個模擬實驗來說明。

讓一隊人保持相同的間距以同樣的速度沿一平直公路前進，讓觀察者站在路邊不動，可能每秒有9人從他旁邊通過，此時的“過人頻率”是9人／秒；讓觀察者逆著隊伍行進，此時每秒和觀察者相遇的人數增加，也就是頻率增加；讓觀察者順著隊伍行進。每秒和觀察者相遇的人數減少，也就是頻率降低。

多普勒效應主要涉及兩個不同的頻率：一是波源發出的聲波頻率，二是這列波遇到運動物體反射回來的聲波頻率。如果用一種裝置接收返回頻率。然后跟發射頻率進行比較、運算，便可推知運動物體的速度。科學家利用這種原理制作成很多儀器，使多普勒效應得到廣泛的應用。

多普勒效應不僅適用于聲波，也適用于其他類型的波，包括電磁波。美國科學家哈勃正是運用多普勒效應得出了宇宙正在膨脹的結論。他發現遠離銀河系的天體發射的光線頻率變低，即移向光譜的紅端，稱為“紅移”。天體離開銀河系的速度越快。紅移越大。反之，如果天體正移向銀河系，則光線頻率變高。即移向光譜的藍端而發生“藍移”。這種現象已成為當代宇宙學“大爆炸”理論的重要論據。

多普勒效應在我們的現實生活中有很多應用。如醫院用的彩超、交通上使用的測速雷達、多普勒衛星導航定位系統等。

多普勒氣象雷達是目前世界上最先進的氣象雷達，我國在江西、廣東、湖北等地建成多個多普勒氣象雷達站，大大提高了短時天氣預報，特別是突發性、災害性、強對流天氣預報的準確率，增強了我國氣象災害監測、預警能力。

下面。我們做一個小實驗來親身感受一下多普勒效應。找一個用電池做電源的蜂鳴器，將其固定在一根長約80cm的細線的一端，接通電源。用手握住細線的另一端，高舉手臂使蜂鳴器在頭頂快速轉動，便可聽到聲音音調的變化。試著做一做，你一定能體會到科學知識帶給你的無窮樂趣!