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多普勒效应方程的惯例

作者:Ron Kurtus

定义是一个很好的科学实践约定在说明物理现象的方程之前。

在这种情况下多普勒效应方程,你需要定义哪个方向是正的,哪个方向是负的。您还需要定义波的运动、源和观察者的限制。

最后,术语之间有一定的关系。

你可能会问的问题包括:

本节课将回答这些问题。有用的工具:单位转换



方向公约

有一个明确的方向约定是很重要的。不幸的是,许多多普勒效应方程的来源并没有清楚地说明哪个方向是正的,哪个方向是负的。这可能会使所陈述的方程产生混乱。下面的材料是运动方向的逻辑约定。

考虑源和观察者放在x-轴,所有东西都在x方向。

方向公约

从左到右是标准方向

从左到右被认为是波前、源和观察者的标准正(+)方向。如果cv年代vO向相反的方向移动——向左移动——它在方程中的符号就改变了。

运动的假设

假设源、观察者和波形的速度是恒定的,并且在考虑的时间内不会变化。

就旅行媒介而言

速度是相对于它们运动的介质的速度。

例如,在声波的例子中,速度是相对于空气的。如果声音在移动的空气(风)中传播,速度仍然是相对于空气而不是相对于地面。

在电磁波的情况下,比如可见光,在一般情况下,速度是相对于参照系的。但在更高的速度下,相对论效应就会发生。

请注意多普勒效应的方程对所有波形都是一样的,无论是声波、光波、水波等等。

源速度小于波速

同时,假设源的速度小于波在介质中的速度。换句话说,如果你考虑的是声音,声源的速度小于声速。

与源速度无关的频率

波从源发射的速率——频率——与源的速度无关。同样,波形的速度与源的速度无关。

沿轴的直线

同样,我们只看沿着源和观察者之间的一条线的运动。一个角度的运动带来了余弦因子,我们现在不考虑它。

的关系

速度、波长和频率之间的关系如下:

C = λf

λ = c/f

F = c/λ

在哪里

请注意:虽然c通常表示光速,也用于其他波形的速度或速度。

这段时间T波动的值为:

T = 1/f

这是两个波峰之间的时间。例如,如果f= 20hzT= 1/20秒。

此外,从上述关系:

T = λ/c

总结

在说明多普勒效应方程之前定义惯例是很重要的。你需要定义哪个方向是正的,哪个方向是负的。您还需要定义波的运动、源和观察者的限制。最后,需要定义术语之间的关系。


给自己定些高标准


资源及参考资料

罗恩·库图斯的证书

网站

波动资源

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