财经社区女性社区汽车社区军事社区文学社区社会社区娱乐社区游戏社区个人空间
上一主题:Szshanshan请注意,说话客气点,... 下一主题:俄罗斯向火星投生命体,证实雷元...
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
[楼主] 作者:yanghx  发表时间:2004/12/10 21:07
点击:452次

各位帮看看是否正确,我还有点拿不准,
这个大概叫做“反射频移器”的装置很简单,如下图:

  反射器┃<------波源                
     ┃---------------------->┃频率计

这三样东东安装固定在一块底板上,成为一体,
先假设是声波的情况, 声源的“固有波长”是L, “频移器”以速度v相对空气运动,
空气相对地面静止,不跟随该装置一起运动,
假设v的方向向右,与反射波的方向一致,

显然由于波源运动的方向与波传播方向相反,使得波长变长,
而反射器也与波传播方向相反,所以接收到的波长不变,
而且把这个不变的波长L向频率计反射过去,
可是频率计(听者)正在以速度v运动,
结果频率计接收到的波长L'相对“固有波长”L变长了?频率降低了:
L'=L/(1-v/U)
f'=f(1-v/U)

就是说,反射器起到了一个“波长还原”的作用,
这个被还原了的“固有波长”L被运动的频率计(听者)接收到了,
结果就出现了“反射多普勒效应”?
其特点是:波源、反射器、听者之间并没有相对运动,
只是要求该装置是“漏空”的---允许波介质(空气)自由出入,
不知我的分析是否正确?

如果这个现象成立,就可以作出一种很有用的多普勒装置,
当然在大气中可以测量运动系统相对空气的运动速度v,
在太空中或许可以用来测量飞船相对以太的运动速度v,
这样就可能可以用来测量、判断出光介质以太的运动状态?

我大概计算了一下,
对于声波,很容易验证,
对于微波,也有可能验证,而且比较具有可行性,
对激光脉冲波,关键是如何提高调制频率的问题, 对可见光波,目前看还难了一点,计算如下:

000000000000000000000000000000000000000
声速U=350 (米/秒)
超声波频率f=40 000 (Hz)
波长L=350/40000=  0.00875 (米)=8.75 (毫米)
观察者速度v=5 (米/秒)=18 公里/小时

f'=f(1+v/U)=40000[1+(5/350)]=39428(Hz)
Δf=40000-39428= 571(Hz)
这是一般3-4位的万用表都能测出的频率变化,

00000000000000000000000000000000000000000
微波:
假设微波的频率f=30 000 000 000=30(GM)
飞机的速度是v=200米/秒=0.57马赫
(波长为L=c/f=3e8/3e10=0.01米,所以波程只要大于1cm就可以了)

f'=f[1+(v/c)]
=30 000 000 000[1+(200/300000000)]=30 000 020 000(赫兹)
可以观察到大约2兆赫的频率变化量,估计也可以测到了,
(还要看发射频率的稳定度了,稳定度一般是百万分之一赫兹)


00000000000000000000000000000000000000000
激光脉冲波:
现在激光脉冲波的“调制频率”一般是数兆级,
个别有到达10兆赫的,这样波长太长,
那么需要的光程也就太长,还不太实际,
只有期激光待调制频率有新的突破,

00000000000000000000000000000000000000000
激光:
假设飞行器是第二宇宙速度v=10000 米/秒
激光的波长L=640纳米=640*10^-9 米,
则频率为:
f=c/L=3e8/640e-9=468 750 000 000 000 (赫)
f'=f[1+(v/c)]
=4.6875 e14[1+(10000/3 e8)] = 468765625000000

Δf=f-f'= 468765625000000 - 468750000000000 = 15625000000(赫)
L'=c/f'=3e8/468765625000000=639.9786673 e-9

ΔL=L-L'=640 e-9 - 639.9786673 e-9 = 21.3326222459 e-12 (米)=0.012纳米

这对于现有的光波长计测量精度来说是难测了一点,
现在波长计的精度一般在0.1-0.001纳米之间,

 

本帖地址:http://club.xilu.com/hongbin/msgview-950451-59807.html[复制地址]
上一主题:Szshanshan请注意,说话客气点,... 下一主题:俄罗斯向火星投生命体,证实雷元...
 [2楼]  作者:志之  发表时间: 2004/12/11 14:58 

回复:你的表达怎么感觉怪怪的,不能更清楚地描述自己的思路吗?
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
[楼主]  [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/11 18:10 

哪里不清楚吗?
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
 [4楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 10:25 

yanghx:我认为,你的实验结论是错误的。

反射器┃<------波源                
     ┃---------------------->┃频率计

这三样东东安装固定在一块底板上,成为一体,先假设是声波的情况,声源的“固有波长”是L,“频移器”以速度v相对空气运动,空气相对地面静止,不跟随该装置一起运动,假设v的方向向右,与反射波的方向一致,显然由于波源运动的方向与波传播方向相反,使得波长变长,而反射器也与波传播方向相反,所以接收到的波长不变,而且把这个不变的波长L向频率计反射过去,可是频率计(听者)正在以速度v运动,结果频率计接收到的波长L'相对“固有波长”L变长了?频率降低了:
L'=L/(1-v/U)
f'=f(1-v/U)

无论是根据经典的多普勒效应频率变换公式还是根据相对论的多普勒效应频率变换公式,你的实验结果都应该是接收频率等于发射频率。

根据经典的多普勒效应频率变换公式:设发射频率为Fs、反射频率为Ff、接受频率为Fr,则

Ff=Fs(U+v)/(U+v)=Fs

Fr=Ff(U-v)/(U-v)=Ff

即Fr=Ff=Fs。

根据相对论的多普勒效应频率变换公式:设发射频率为Fs、反射频率为Ff、接受频率为Fr,则因为波源与反射器之间、反射器与频率计之间的相对保持静止(相对运动速度为零),所以实验结果仍然是

Fr=Ff=Fs。

请你再认真考虑一下。

[楼主]  [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/12 14:35 

用数学表达更清楚一些了?

根据经典的多普勒效应频率变换公式:设发射频率为Fs、反射频率为Ff、接受频率为Fr,则
Ff=Fs(U+v)/(U+v)=Fs
Fr=Ff(U-v)/(U-v)=Ff
即Fr=Ff=Fs。

你的分析从数学上看似乎没有问题,
但其实不然,这里的Fs显然是波源静止时的“固有频率”?
Ff=Fs(U+v)/(U+v)
这个公式的意思是:
运动波源的“固有频率”Fs相对静止的空气或接收者产生了频率变化:
Fj=Fs U/(U+v)
而运动的反射镜接收到的频率也产生了变化:
Ff=Fj  (U+v)/U=  [Fs U/(U+v)] [(U+v)/U]=Fs
这样分析没错吧? 即一般所说的: 运动的波源频率相对静止的接收者是变化了, 而相对同速运动的接收者就是不变的?

可是Fr=Ff(U+v)/(U+v)中的Ff=Fs并没有相对静止的空气或接收者产生变化:
Fj=Ff (U+v)/U
因为虽然反射镜也在运动,但是此时的Fj=Ff=Fs?
而运动的接收者接收到的频率依然是有变化的:
Fr=Fj  U/(U+v)=  Ff U/(U+v)=  Fs U/(U+v)
没错吧? 即:相当于是静止波源发出的“固有频率”Fs被运动的接收者收到, 于是产生了多普勒频移?











 [6楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 15:03 

回复yanghx:我的回答太简单,你还未理解。

根据经典的多普勒效应频率变换公式:设发射频率为Fs、反射频率为Ff、接受频率为Fr。因为你已经规定空气相对地面静止,不跟随该装置一起运动,假设v的方向向右,与反射波的方向一致,则当波从波源向反射器传播时,相对于地面参照系可以再设V=Vr(波源相对于介质的运动速度)=-Vf(反射器相对于介质的运动速度),Ff=Fs(U+Vr)/[U-(-Vf))=Fs
当声从反射器向计频器传播时,相对于地面参照系可以再设V=-Vf(反射器相对于介质的运动速度)=Vr(频率计相对于介质的运动速度),Fr=Ff[U+(-Vr)]/(U-Vf)=Ff
即Fr=Ff=Fs。

 

 [7楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 15:07 

简而言之:只要波源与观察者之间没有相对运动,就没有Doppler效应。
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
[楼主]  [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/12 15:16 

你可不能乱套公式呀?

频率也有相对性的吧?
这里有两个问题:
1、波源发出的频率相对静止接收者Fj等于多少?
2、反射镜反射回的频率相对静止接收者Fj等于多少?

你能否算出这两个Fj?

[楼主]  [9楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/12 15:18 

乱说,你先算一下两个Fj吧?
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
[楼主]  [10楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/12 15:31 

再说清楚一点

经过反射后的波,只要波源和反射镜一起运动,
静止接收者也就观察不到多普勒效应了?

(但是与波源、反射镜一起运动的接收者却反而会观察到多普勒效应?) 当然前提条件是:波介质相对静止,不跟随运动,

 [11楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 15:40 

只要波源与观察者之间没有相对运动,就没有Doppler效应,无论介质如何运动。。
你可能把某些概念搞混了。你给出的两个Fj是什么意思?
 [12楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 15:48 

发生多普勒效应的基本前提有两个:1、波源与观察者之间必须有相对运动;2、波源与观察者必然在流体介质中运动。
发生多普勒效应的基本前提有两个:1、波源与观察者之间必须有相对运动(没有相对运动,不可能有多普勒效应);2、波源与观察者必然在流体介质中运动(由于流体有粘性,因此才有您给命名的Guo变换)。
 [13楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 15:51 

补充一点:波源和观察者通常以固体形式存在。
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
 [14楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/12/12 16:01 

你已经首先规定了:声源、反射器和频率计这三样东东安装固定在一块底板上,成为一体,所以两个Fj必然相等。
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
[楼主]  [15楼]  作者:yanghx  发表时间: 2004/12/12 19:33 

你还是没有算出Fj1和Fj2来?
我觉得自己有个新发现:反射多普勒效应?
 [16楼]  作者:60.15.227.*  发表时间: 2009/07/22 17:51 

四楼的回答的很准确,反射器接收到的频率等于波源的频率,同时它可看成一个新的波源,接收者又和这个新波源相对静止,接收到新波源的频率仍然保持不变。无相对运动即无多普勒效应。QQ:26236099

精彩推荐>>

  简捷回复 [点此进入编辑器回帖页]  文明上网 理性发言
 推荐到西陆名言:
签  名:
作  者:
密  码:
游客来访 
注册用户 提 交
西陆网(www.xilu.com )版权所有 点击拥有西陆免费论坛  联系西陆小精灵

0.18799901008606