都卜勒效應下, 波長的變化是逐漸的嗎?

Question

都卜勒效應下, 如果聽者是靜上的, 波長的變化是逐漸的或是只有一種變化?
我記得感覺中聲音是隨著救護車靠近, 聲音由低逐漸變高. 可是公式上看起來只有一個變化. 哪個才對?

我看了有關相關的回答了, 都只提到有變化, 但沒提到如何變化! 麻煩大家解惑. 謝謝啦!

謝謝 rex 和 3191275的回答, 不過說實話, 還是有點模糊.

rex 的意思是說, 推測的部份還需要實驗來證明是嗎? 我可以從何處找到相關的資訊? 如果知道的話請告知一聲. 我真想把它弄清楚!

3191275的實驗我真的認真地看了幾遍, 但是.... 萬一我弄錯了, 請告訴我: 它是要證明 都卜勒效應嗎? 我想知的是波長變化是否只有一種? 還是漸進的從 f 到 f'?

Answer 1

sorry...I mistook your question. Rex may be correct...but it was too late...I already gave you the "bad" comment :p.


2007-01-10 22:53:23 補充：
BTW, if the speed of the ambulance is constant, the frequency probably goes down when it's approaching you because the velocity component toward you goes down when the ambulance is closer to you.

Answer 2

利用超音波與迴轉盤，測量入射波與反射波的頻率偏移 (frequency shift)，以研究、驗證都卜勒效應 (Doppler effect)。





實驗儀器






實驗系統圖

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-system-1s.jpg


直流電源供應器

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-DC-powers.jpg


迴轉盤

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-rotator-1s.jpg
前視圖


圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-rotator-2s.jpg
俯視圖

轉動馬達、皮帶、輪軸

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-motors.jpg


紅外線偵測器

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-detectors.jpg


超音波發射子、接收子

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-sonic-2s.jpg
前側視圖


圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-sonic-1s.jpg
後側視圖

超音波發射器、接收器與8748計數計數器

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-counters.jpg


訊號產生器與 計頻儀

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-fg-fcs.jpg


三用電表

圖片參考：http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/eqs_pictures/doppler/Dopp-VIR-meters.jpg





參考資料




D. Halliday & R. Resnick, Fundamentals of Physics, 3rd ed. 40-5.
M. Alonso & E. J. Finn, Physics, 3rd ed. 23-13, 24-7.
F. W. Sears & M. W. Zemansky, University Physics, 7th ed.












實驗說明




當波源及觀察者皆以等速度移動時，都卜勒效應頻率變化公式（僅限於一維運動）：

f'= f(V+V0)/(V-Vs)
Vs、V0為波源及觀察者的的速度

雖然上式描述了波源及觀察者在有相對運動情況下的頻率變化關係，但在本實驗中，波源（超聲波發射子）和觀察者（超聲波接收子）都是固定不動，真正做運動的只有反射超聲波的迴轉盤曲面，來「模擬」運動的波源及觀察者。
觀察迴轉盤曲面，其形狀為螺旋型，如圖所示。反射面和圓心的距離會等比率地增加。所以當其旋轉時，反射面對超聲波發射子來說，就像一個不斷移動的觀察者。
也許你有觀察到，反射面和圓心的距離並不是一直增加，轉動半週後會回到最小值。這沒有關係，在「斷層」處並不反射超聲波。對超聲波發射子來說，反射面看起來仍是不斷「移動」。
同理，當反射面將超聲波反射回去，此時對超聲波接收子來說，反射面就是一個不斷移動的波源。所以比較超聲波發射子和接收子量測到的聲波頻率，我們預期會符合前述公式的關係。

http://www.phys.ntu.edu.tw/gplab/lectures_pages/experiments_pages/doppler.htm