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多普勒效應

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。但是由于缺少實驗設備，多普勒當時沒有用實驗驗證、幾年后有人請一隊小號手在平板車上演奏，再請訓練有素的音樂家用耳朵來辨別音調的變化，以驗證該效應。假設原有波源的波長為λ，波速為c，觀察者移動速度為v：

當觀察者走近波源時觀察到的波源頻率為(c+v)/λ，如果觀察者遠離波源，則觀察到的波源頻率為(c-v)/λ。

一個常被使用的例子是火車的汽笛聲，當火車接近觀察者時，其汽鳴聲會比平常更刺耳。你可以在火車經過時聽出刺耳聲的變化。同樣的情況還有：警車的警報聲和賽車的發動機聲。 如果把聲波視為有規律間隔發射的脈沖，可以想象若你每走一步，便發射了一個脈沖，那么在你之前的每一個脈沖都比你站立不動時更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來不動時遠了一步。或者說，在你之前的脈沖頻率比平常變高，而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。

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。科學家愛德文·哈勃(Edwin Hubble)使用多普勒效應得出宇宙正在膨脹的結論。他發現遠離銀河系的天體發射的光線頻率變低，即移向光譜的紅端，稱為紅移，天體離開銀河系的速度越快紅移越大，這說明這些天體在遠離銀河系。反之，如果天體正移向銀河系，則光線會發生藍移。

在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，多普勒效應2頻率變低，所以我們在移動通信中要充分考慮多普勒效應。當然，由于日常生活中，我們移動速度的局限，不可能會帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認地會給移動通信帶來影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術上加以各種考慮。也加大了移動通信的復雜性。

在單色的情況下，我們的眼睛感知的顏色可以解釋為光波振動的頻率，或者解釋為，在1秒鐘內電磁場所交替為變化的次數。在可見區域，這種效率越低，就越趨向于紅色，頻率越高的，就趨向于藍色——紫色。比如，由氦——氖激光所產生的鮮紅色對應的頻率為4.74×10^14赫茲，而汞燈的紫色對應的頻率則在7×10^14赫茲以上。這個原則同樣適用于聲波：聲音的高低的感覺對應于聲音對耳朵的鼓膜施加壓力的振動頻率(高頻聲音尖厲，低頻聲音低沉)。

如果波源是固定不動的，不動的接收者所接收的波的振動與波源發射的波的節奏相同：發射頻率等于接收頻率。如果波源相對于接收者來說是移動的，比如相互遠離，那么情況就不一樣了。相對于接收者來說，波源產生的兩個波峰之間的距離拉長了，因此兩上波峰到達接收者所用的時間也變長了。那么到達接收者時頻率降低，所感知的顏色向紅色移動(如果波源向接收者靠近，情況則相反)。為了讓讀者對這個效應的影響大小有個概念，在顯示了多普勒頻移，近似給出了一個正在遠離的光源在相對速度變化時所接收到的頻率。例如，在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線，當波源的速度相當于光速的一半時，接收到的頻率由4.74×10^14赫茲下降到2.37×10^14赫茲，這個數值大幅度地降移到紅外線的頻段。

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（責任編輯：xll）

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