FHSST 物理/波/声学应用

波的实际应用：声波

多普勒效应

多普勒效应是一种有趣的现象，当发出声音的物体相对于听众移动时就会发生。

考虑以下情况：当一辆鸣笛的汽车在你后面时，它接近时音调较高，而远离时音调较低。这只有在物体以相当高的速度移动时才会注意到，尽管理论上它在任何速度下都存在。

当物体远离听众移动时，声波会拉伸到更远的距离，这意味着它们发生的频率更低。波长最终会变大，因此频率更低，音调也更低。当物体朝向听众移动时，波浪会在很短的距离内压缩，从而形成非常小的波长，因此频率很大，音调很高。由于声音的音调取决于波浪的频率，因此当物体朝向听众移动时，音调会升高。

$f'=f({\frac {v\pm v_{0}}{v\mp v_{s}}})$

f' 是观测到的频率，f 是实际频率，v 是声速 ($v=336+0.6T$) T 是摄氏度，$v_{0}$ 是观察者的速度，$v_{s}$ 是声源的速度。如果观察者正朝着声源移动，则在分子中使用上面的运算符（+），如果声源正朝着观察者移动，则在分母中使用上面的运算符（-）。如果观察者正远离声源移动，则在分子中使用下面的运算符（-），如果声源正远离观察者移动，则在分母中使用下面的运算符（+）。

示例问题

A. 一辆救护车正以 30 米/秒的速度朝着静止的观察者移动，发出 40 赫兹的警笛声。在这种情况下，声速为 339 米/秒。

$f'=40({\frac {339+0}{339-30}})$

B. 一辆 M551 谢里登以 10 米/秒的速度跟随一辆雷诺 FT-17，雷诺 FT-17 以相同方向以 5 米/秒的速度移动，并发出 30 赫兹的音调。在这种情况下，声速为 342 米/秒。

$f'=30({\frac {342+10}{342+5}})$

超声波

尚待完成

超声波是频率太高，人类听不到的声音。有些其他动物可以听到超声波。狗哨是超声波的一个例子。我们听不到声音，但狗可以听到。

超声波也具有医疗应用。它可以用来产生超声波图像。超声波通常用于观察子宫中的胎儿。