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				多普勒效应计算器
多普勒效应计算器将帮助您分析当声源或观察者处于运动状态时,您听到的声音频率变化。本文将详细解释什么是多普勒效应以及如何正确使用多普勒效应方程。
想象一下,您正站在繁忙街道的人行道上。您可以听到救护车的警笛声正在向您靠近。一旦救护车经过您身边,声音的音调——换句话说,它的频率——就会发生变化。声音听起来变得"更低",因为它的频率降低了。
什么是多普勒效应?
为什么会发生这种情况?正是因为多普勒效应。多普勒假设,如果波源相对于观察者运动,那么这些波的频率就会发生变化(连同它们的波长一起)。
多普勒效应在医学中被广泛使用——它允许我们测量动脉和静脉中的血流,进行超声检查,在使用超声心动图多普勒计算心输出量时也有很大的用途。
多普勒效应方程
多普勒频移可以用以下公式描述:
- f – 观察到的波频率,以赫兹表示。
- f₀ – 发射波的频率,也以赫兹表示。
- v – 波在介质中的速度。默认情况下,我们的多普勒效应计算器将此值设置为343.2 m/s,即声音在空气中传播的速度。
- vᵣ – 接收者的速度。如果接收者向声源移动,则为正值。
- vₛ – 声源的速度。如果声源远离观察者移动,则为正值。
多普勒频移——计算示例
让我们分析一个更复杂的救护车接近的例子。您正沿着道路骑自行车,与救护车行驶方向相同。您可以听到身后救护车的警笛声,救护车正在接近您。它经过您后声音频率的变化是什么?
- 确定救护车和自行车的速度。假设救护车以60 km/h的速度行驶,自行车以15 km/h的速度行驶。
- 确定声音频率。我们取700 Hz。
- 在救护车经过您之前,决定两个速度的符号:它们是负的还是正的?救护车速度将是负的(因为它向您移动),自行车速度也将是负的(因为您远离声源移动)。
- 使用多普勒频移公式计算救护车经过您之前观察到的声音频率。您可以在我们的多普勒效应计算器中检查结果将等于727 Hz。
- 决定救护车经过您之后两个速度的符号。救护车速度将是正的(因为它现在远离您移动),自行车速度也将是正的(因为您向声源移动)。
- 计算救护车经过您之后观察到的声音频率。结果将等于676 Hz。
- 最后,用一个值减去另一个值来找到频率变化:727 - 676 = 51 Hz。
实际应用
多普勒效应在许多领域都有重要应用,从医学诊断到天文观测,都发挥着关键作用。
医学应用: 在医学领域,多普勒效应被广泛用于超声检查,可以测量血液在动脉和静脉中的流速,帮助诊断心血管疾病。超声心动图多普勒技术还可以用来计算心输出量。
交通监控: 雷达测速器利用多普勒效应来测量车辆的速度,这是交通执法中的重要工具。
天文学应用: 天文学家利用多普勒效应观测星体的运动。当星体向我们靠近时,其光谱会发生蓝移;当星体远离我们时,光谱会发生红移。
气象学应用: 多普勒雷达可以检测降水粒子的运动,帮助气象学家预测天气变化和风暴的移动方向。
其他相关概念
多普勒效应是波动理论中的一个重要概念,它不仅适用于声波,也适用于光波和其他类型的波。理解波长和频率的关系对于掌握多普勒效应至关重要。
在学习多普勒效应时,建议同时了解波长计算器和频率计算器的使用方法,这将帮助您更好地理解波的基本性质。
声速在不同介质中的传播速度不同,这会影响多普勒效应的计算结果。为了获得更精确的数值,可以使用声速计算器来确定特定条件下的声速。
如果您对声音物理学感兴趣,还可以尝试使用分贝计算器来了解声音强度的测量方法。
常见问题
多普勒效应中速度符号如何确定?
接收者速度:向声源移动为正值,远离声源移动为负值。声源速度:远离接收者移动为正值,向接收者移动为负值。记住这个规则可以帮助您正确计算多普勒频移。
为什么救护车经过时声音会变低?
当救护车向您靠近时,声波被压缩,频率增高,声音变尖锐。当救护车远离您时,声波被拉伸,频率降低,声音变低沉。这就是为什么您会听到"呜——呜"的音调变化。
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 | 
|---|---|---|---|---|
| emittedFrequencyUnit | string | Hz | 否 | 发射频率的单位 | 
| waveVelocity | number | 343.2 | 否 | 波在介质中的传播速度,空气中声速约为343.2m/s | 
| sourceVelocityUnit | string | m/s | 否 | 声源速度的单位 | 
| emittedFrequency | number | 700 | 否 | 声源发出的原始频率 | 
| sourceVelocity | number | 0 | 否 | 声源的运动速度,远离接收者为正值,朝向接收者为负值 | 
| receiverVelocity | number | 0 | 否 | 接收者的运动速度,朝向声源为正值,远离声源为负值 | 
| observedFrequencyUnit | string | Hz | 否 | 期望输出的观察频率单位 | 
| waveVelocityUnit | string | m/s | 否 | 波传播速度的单位 | 
| receiverVelocityUnit | string | m/s | 否 | 接收者速度的单位 | 
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 | 
|---|---|---|---|
| frequencyChangePercent | number | 频率变化的百分比,以原始频率为基准 | |
| frequencyChange | number | 观察频率与原始频率的差值,正值表示频率增加,负值表示频率减少 | |
| observedFrequencyUnit | string | 观察频率的单位 | |
| observedFrequency | number | 根据多普勒效应计算得出的观察者实际听到的频率 | 
| 错误码 | 错误信息 | 描述 | 
|---|---|---|
| FP00000 | 成功 | |
| FP03333 | 失败 | 
参考上方对接示例

