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雷达是怎样实现测速的?


    雷达测速的原理是应用多普勒效应,即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应,雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度。本展品中就是利用雷达测速测出球的速度。
多普勒是谁?


多普勒全名克里斯琴·约翰·多普勒,1803年出生于奥地利的萨尔茨堡。克里斯琴·多普勒家族并非科学世家,他们家族经营石匠生意,而按照家族的传统多普勒则理所当然成了生意的接班人。但是多普勒从小体弱多病,这使得他免于承担生意生的重任。试想一下,如果多普勒当时继承家族生意,那么世界上就会多一个毫不显眼的石匠商人,而少了一颗璀璨的科学明珠。



带孩子引发的科学灵感


科学家的灵感有时候比小说家的灵感来的更加写意和传奇,巧合到无以复加,比如砸中牛顿的苹果,梦见咬住自己尾巴的蛇的凯库勒。多普勒研究多普勒效应的灵感虽然没有苹果和蛇那么闻名,但同样有趣。

那天是休息日,多普勒带孩子出去玩。布拉格理工学院附近有一条铁路,多普勒就带孩子去那里散步。孩子们看着一列火车从远处开来,再呼啸而去,拍手叫好。多普勒却被这个现象给迷惑了,他在想为什么火车在靠近时笛声越来越刺耳,在火车通过他们之后,声调骤然降低,随着火车快速地远去,笛声响度则逐渐变弱,直到消失。换作常人,不会觉得这有什么稀奇。自然是发声的物体距离我们越近,声音越响亮啊。这似乎没有什么值得关注和研究的。但就是这个再平常不过的现象吸引了多普勒的注意,笛声声调变化的原理是什么呢?他一直想着这个问题,都忘了自己是带孩子出来玩,到天黑才回家。

 

▲行驶的火车离观测者越近,声音越刺耳;火车驶过后,声音响度则逐渐变弱。

后来,多普勒一直潜心研究这种现象,他发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动,使观察者听到的声音频率不同于振源频率的现象。这就是著名的频移现象。声源和观测者存在着相对运动,当声源离观测者而去时,声波的波长增加,音调降低,当声源接近观测者时,声波的波长减小,音调升高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关。这一比值越大,改变就越明显,这就是多普勒效应的定义。


 多普勒在生活中的应用



   
如今,当你在医院体检时医生所使用的彩超机器;手机通讯的信号基站;交警侦测车速所用的雷达,应用的原理同样都是多普勒效应。