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示範演示實驗 > B. 聲學 > B02.音叉都卜勒效應

音叉都卜勒效應

將發聲中的音叉快速接近聲音的接收者,將聽見較高的頻率;反之將音叉快速離開接收者,將聽見較原本低的頻率。

實驗裝置

一個音叉與一根敲打音叉的金屬棒。

實驗目的

觀察都普勒效應,進而瞭解都普勒效應發生的條件與特徵。

實驗演示

用金屬棒敲響音叉後,把音叉遠離,接近觀察者;或把音叉在空中旋轉,然後聽音叉所發出的聲音頻率,與原來還沒揮動音叉時的頻率比較。

示範實驗

接近

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旋轉

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遠離

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原理說明

都卜勒效應是波源和觀察者有相對運動時,觀察者接受到波的頻率與波源發出的頻率並不相同的現象。
若波之波源與觀察者在靜止介質中有一相對運動, 則所觀察得之頻率便會與波源所發出之頻率不相同, 此現象都卜勒效應, 此頻率的改變即簡介所述之都卜勒偏移,其觀察者和發射源(音叉)的頻率關係為:


f'為觀察頻率,f為發射頻率;v為波段速度,vo為觀察者行進速度,vs為發射源行進速度。括號中分子和分母的上行運算和下行運算分別為「接近」和「遠離」之意。

思考問題

  • 測速照相機利用雷達測速,以電磁波測量一物體的速度v(v<<c)而且電磁波不受到任何的干擾, 試以雷達發射的頻率 f 以及接收到的頻率 來表達所測得的速度v。
  • 若是觀察者靠近或遠離聲源時,所觀察到的頻率會跟聲源靠近或遠離觀察者的狀況一樣嗎?
  • 只要是波(光波、電磁波)都會有都卜勒效應嗎?試舉例。

生活中的應用

救護車的警笛聲、與醫學上的超聲波頻移診斷法與路上常見的測速照相機。

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

鍾旻峰、 鄭兆文

周貞佑、吳志恆、馮浩穎、林建宏、蕭丁元

指導老師

傅昭銘教授

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