多普勒效应综合实验

（附数据处理图）

(注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚)

当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。

【实验目的】

1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。

2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：

① 匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ② 自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。

③ 简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④ 其它变速直线运动。

【实验原理】

1、超声的多普勒效应

根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：

f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2） （1）

式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。

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大连理工大学

大学物理实验报告

院（系）                 专业                 班级                

姓   名               学号                实验台号               

实验时间          年      月    日，第  周，星期      第        节

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多普勒效应实验讲义草稿

一、实验目的：

1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。

2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度或者利用光电门测量物体经过的时间，通过L-t关系图、V－t关系图，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：

a. 匀加速直线运动。

d. 其它变速直线运动。

二、实验仪器：

多普勒效应综合实验仪。

三、实验原理：

根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：

f = f₀（u+V₁cosα₁）/（u–V₂cosα₂）                 （1）

式中f₀为声源发射频率，u为声速，V₁为接收器运动速率，α₁为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V₂为声源运动速率，α₂为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。

若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为：

f = f₀（1+V/u）                                    （2）

当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。

若f₀保持不变，接收器的运动速度由电机控制，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f-V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为 k=f₀/u ，由此可计算出声速 u=f₀/k 。

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四川理工学院实验报告

成绩                  

学号：11101030233 

班级：网络工程一班

实验班编号：        

姓名：赵鸿平         

实验名称：

多普勒效应综合实验

实验目的：

1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。

2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究：

① 匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。

② 自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。

③ 简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较

实验仪器：

多普勒效应综合实验仪由实验仪

实验原理：

1、超声的多普勒效应

根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为：

f = f₀（u+V₁cosα₁）/（u–V₂cosα₂）                 （1）

式中f₀为声源发射频率，u为声速，V₁为接收器运动速率，α₁为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V₂为声源运动速率，α₂为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。

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DH-DPL系列多普勒效应及声速综合实验 实验报告

         

一：实验目的

　多普勒效应是一种与波动紧密相关的物理现象.利用多普勒效应可以测量运动物体的速度，但目前许多高校使用的多普勒效应实验仪集成化和智能化程度太高,实验时需要学生动手操

作的环节太少;信号的转换、传输和处理过程不透明,不利于学生在实验过程中细致观察各种物理现象,分析测量误差的来源等,难以满足深入培养学生自主动手能力和观察分析能力的需要.本实验以商用超声多普勒实验系统(杭州大华DH -DPL1)的导轨模块作为开发平台,以模拟乘法器作为测量系统的核心单元;实验过程中学生需自行搭建信号拾取和处理电路,并利用示波器观察各个环节的信号波形,有助于培养学生得动手能力，并加深对多普勒效应及对模拟电子实验的理解。

二：实验原理

根据声波的多普勒效应公式,当声源与接收器之间有相对运动时,接收器收到的信号频率 f为：

f = f0 (u + v1 cosα1 ) / (u - v2 cosα2 )……………(1)

式中 f0为声源发射频率, u为声速, v1 为接收器运动速率, v2 为声源运动速率,α1 是声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角,α2 是声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角.

在实验过程中,声源保持不动,接收换能器在导轨上沿声源与接收换能器连线方向上运动,则从式(1)可以得到接收换能器上得到的信号频率为：

f = f0 (1 + v/u) …………….(2)

式中 v为接收换能器的运动速度,当向着声源运动时, v取正,反之取负.利用式(2)可以得到接收换能器的运动速度为：

v = u(f - f0 ) /f0 = uΔf/f0 ………..(3)          式中Δf = f - f0为多普勒频移.

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物理实验报告

实验科目：近代物理实验

实验名称：多普勒效应实验

院系：数理信息学院

班级：

学号：

姓名：

时间：20##年11月9日

地点：综合楼B0909

多普勒效应实验

一、概述：

当波源和观察者（或接收器）之间发生相对运动，或者波源、观察者不动而传播介质运动时，或者波源、观察者、传播介质都在运动时, 观察者接收到的波的频率和发出的波的频率不相同的现象，称为多普勒效应。

多普勒效应在核物理，天文学、工程技术，交通管理，医疗诊断等方面有十分广泛的应用。如用于卫星测速、光谱仪、多普勒雷达，多普勒彩色超声诊断仪等。

二、实验原理：

1．声波的多普勒效应

设声源在原点，声源振动频率为f，接收点在x，运动和传播都在x方向。对于三维情况，处理稍复杂一点，其结果相似。声源、接收器和传播介质不动时，在x方向传播的声波的数学表达式为：

       　　　　         （1-2）

① 声源运动速度为，介质和接收点不动

设声速为，在时刻t ,声源移动的距离为?

因而声源实际的距离为

                   （1-2）

其中为声源运动的马赫数，声源向接收点运动时（或）为正，反之为负，将式（1-2）代入式（1-1），得

可见接收器接收到的频率变为原来的?, 即:

　　　　　　　　　　　　（1-3）

② 声源、介质不动，接收器运动速度为V，同理可得接收器接收到的频率:

　　　　　　　　（1-４）

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用多普勒效应研究物体运动的设计与实现

班级：  学号：  姓名：  联系方式：                                                   实验时间：

摘要：本实验是以多普勒效应原理为基础，根据预先设计好的实验方案，利用实验室提供的多普勒实验设备和用具，研究物体变速运动，测量本地重力加速度、设计简谐振动方案和验证牛顿第二定律。再依据实验所得的原始数据进行数据处理和误差分析，得出结论。

关键词：多普勒效应、重力加速度、变速运动、简谐振动、牛顿第二定律

一、引言

        用气垫导轨研究物体的运动实验了解了物体运动的规律，多普勒效应测声速实验对多普勒效应综合实验仪的熟悉后，本实验利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。根据实验室提供的多普勒实验设备，来设计求重力加速度，研究物体匀加速直线运动，设计简谐运动方案，验证牛顿第二定律等方案，完成物体运动的研究任务。

二、实验任务

a)        利用实验室提供的仪器和用具，由V-t关系直线的斜率求重力加速度。

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