用多普勒效應研究物體運動

1、多普勒效應研究物體運動的設計與實現多普勒效應研究物體運動的設計與實現姓名：班級：學號：時間：2012.11.12摘要摘要：當波源和接收器之間有相對運動時，接收器接收到的波的頻率與波源發(fā)出的頻率不同的現象稱為多普勒效應。多普勒效應在科學研究，工程技術，交通管理，醫(yī)療診斷等各方面都有十分廣泛的應用。例如：原子，分子和離子由于熱運動使其發(fā)射和吸收的光譜線變寬，稱為多普勒增寬，在天體物理和受控熱核聚變實驗裝置中，光譜線的多普勒增寬已成為一種分析

2、恒星大氣及等離子體物理狀態(tài)的重要測量和診斷手段?；诙嗥绽招淼睦走_系統已廣泛應用于導彈，衛(wèi)星，車輛等運動目標速度的監(jiān)測。在醫(yī)學上利用超聲波的多普勒效應來檢查人體內臟的活動情況，血液的流速等。電磁波（光波）與聲波（超聲波）的多普勒效應原理是一致的。本實驗既可研究超聲波的多普勒效應，又可利用多普勒效應將超聲探頭作為運動傳感器，研究物體的運動狀態(tài)。關鍵詞：關鍵詞：多普勒效應牛頓第二定律簡諧振動引言引言多普勒效應是為紀念奧地利物理學家及數

3、學家克里斯琴約翰多普勒（ChristianJohannDoppler）而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。主要內容為：物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高（藍移blueshift）；當運動在波源后面時，會產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低（紅移redshift）。波源的速度越高，所產生的效應越大。根據波紅（藍）移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的

4、速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速，否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現象都存在多普勒效應。多普勒效應不僅僅適用于聲波它也適用于所有類型的波，包括電磁波?？茖W家愛德文哈勃（EdwinHubble）使用多普勒效應得出宇宙正在膨脹的結論。多普勒效應指出，波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。當觀察者移動時也能得到同樣的結論。【實驗任務】1.利用實驗室提供的儀器

5、和用具，由Vt關系直線的斜率求重力加速度。2.設計簡諧振動方案，測量簡諧振動的周期等參數，并與理論值比較，驗證機械能守恒定律。3.研究勻變速直線運動，測量力、質量、加速度之間的關系，驗證牛頓第二運動定律?！緦嶒瀮x器】整套儀器由實驗儀，超聲發(fā)射接收器，導軌，運動小車，支架，光電門，電磁鐵，彈簧，滑輪，砝碼等組成?！緦嶒瀮热荨?.在液晶顯示屏上，用▼選中“變速運動測量實驗”，并按“確認”；2.利用鍵修改測量點總數為8（選擇范圍8~150），

6、▼選擇采樣步距，并修改為50ms（選擇范圍50~100ms），選中“開始測試”；3按“確認”后，磁鐵釋放，接收器組件拉動砝碼作垂直方向的運動。測量完成后，顯示屏上出現測量結果。4在結果顯示界面中用鍵選擇“返回”，“確認”后重新回到測量設置界面。改變砝碼質量，按以上程序進行新的測量。數據記錄與處理數據記錄與處理采樣結束后顯示V－t直線，用鍵選擇“數據”，將顯示的采樣次數及相應速度記入表2中，ti為采樣次數與采樣步距的乘積。由記錄的t，V數

7、據求得V－t直線的斜率，就是此次實驗的加速度a。將表2得出的加速度a作縱軸，(M－m)(M＋m)作橫軸作圖，若為線性關系，符合（5）式描述的規(guī)律，即驗證了牛頓第二定律，且直線的斜率應為重力加速度。表一自由落體運動的測量采樣次數i2345678加速度a(ms2)平均值理論值相對誤差ti=0.05(i1)(s)0.050.100.150.200.250.300.35Vi0.090.500.741.181.091.611.669.48ti=0