杜俊杰

(中国科学技术大学化学及材料学院15级,安徽　合肥　 230026)



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光波的多普勒效应及其应用

杜俊杰

(中国科学技术大学化学及材料学院15级,安徽合肥 230026)

本文探讨了多普勒效应,利用狭义相对论的洛伦兹变换，推导光波的多普勒效应公式,介绍了光波多普勒效应的一些应用.

光波；多普勒效应；狭义相对论；洛伦兹变换

1　多普勒效应简介

波从波源出发向各个方向传播，当波源与观测者之间有相对运动时,观测者接收到的波的频率就会发生变化,这个现象称为多普勒效应.多普勒效应指出观测者接收到的波长会因为波源和观测者的相对运动而产生变化.相对观测者而来的波源,波被压缩,波长变短,频率变高；而背离观测者远去的波源,会产生相反的效应,波长变长,频率变低.波源移动的速度越高,所产生的多普勒效应越明显.

1842年,奥地利人多普勒(Christian Johann Doppler,1803—1853)在一篇文章中提醒人们注意这样一个事实：发光体的颜色就像发声体的音调一样,必定由于该发光体和观察者的相对运动而发生变化.可见,多普勒效应不仅仅适用于声波,也适用于光波.

在日常生活中,人们经常会看到呼啸而来的救护车,这时,你会听到鸣笛的音调越来越高,这就是声波的多普勒效应.

下面简单地介绍一下声波的多普勒效应,这里只讨论声源与观测者沿其连线运动的特殊情形.在一维坐标系中,如图1所示,声源在原点O,设观测者在时间t=0时位于x轴上的一点.设……