光的多普勒效应

多普勒效应是波源和观察者有相对运动时,观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。

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。因法国物理学家斐索(Hippolyte Fizeau,1819~1896年)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。

基本信息

  • 中文名称

    光的多普勒效应

  • 外文名称

    Doppler effect

  • 应用

    物理

  • 时间

    1842年

  • 适用领域范围

    物理

  • 又称

    多普勒-斐索效应

目录
1多普勒效应
2光的多普勒效应
3应用

折叠 编辑本段 多普勒效应

多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为:声源和接受物体的相对运动而发生声源的频率而发生改变(频移)称为多普勒效应。运动对向接受体频率增高,背向接受体频率降低。

折叠 编辑本段 光的多普勒效应

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年)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。

光(电磁波)的多普勒效应计算公式分为以下三种:

⑴纵向多普勒效应(即波源的速度与波源与接收器的连线共线):f'=f [(c+v)/(c-v)]^(1/2)

其中v为波源与接收器的相对速度。当波源与观察者接近时,v取正,称为"紫移"或"蓝移";否则v取负,称为"红移"。

⑵横向多普勒效应(即波源的速度与波源与接收器的连线垂直):f'=f(1-β^2)^(1/2) 其中β=v/c

⑶普遍多普勒效应(多普勒效应的一般情况):f'=f [(1-β^2)^(1/2)]/(1-βcosθ)

其中β=v/c,θ为接收器与波源的连线到速度方向的夹角。纵向与横向多普勒效应分别为θ取0或π/2时的特殊情况。

折叠 编辑本段 应用

物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移blue shift);在运动的波源后面时,会产生相反的效应,波长变得较长,频率变得较低 (红移red shift);波源的速度越高,所产生的效应越大。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。

恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度,除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小。所有波动现象都存在多普勒效应。

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