鸣笛火车迎面驶来音调变高,这是声音的什么效应?

Question

鸣笛火车迎面驶来音调变高,这是声音的什么效应?

Answer 1

多普勒效应,
多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论.但是由于缺少试验设备,多普勒但是没有用试验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏,再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化,以验证该效应.
多普勒效应指出,波在波源移向观察者时频率变高,而在波源远离观察者时频率变低.当观察者移动时也能得到同样的结论.假设原有波源的波长为λ,波速为c,观察者移动速度为v：
当观察者走近波源时观察到的波源频率为（v+c）/λ,如果观察者远离波源,则观察到的波源频率为（v-c）/λ.
一个常被使用的例子是火车的汽笛声,当火车接近观察者时,其汽鸣声会比平常更刺耳.你可以在火车经过时听出刺耳声的变化.同样的情况还有:警车的警报声和赛车的发动机声.
如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲,可以想象若你每走一步,便发射了一个脉冲,那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动是更接近你自己.而在你后面的声源则比原来不动时远了一步.或者说,在你之前的脉冲频率比平常变高,而在你之后的脉冲频率比平常变低了.
多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括光波、电磁波.科学家哈勃Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论.他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低,即移向光谱的红端,称为红移,天体距离越远红移越大,这说明这些天体在远离银河系.反之,如果天体正移向银河系,则光线会发生蓝移.
在移动通信中,当移动台移向基站时,频率变高,远离基站时,频率变低,所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应.当然,由于日常生活中,我们移动速度的局限,不可能会带来十分大的频率偏移,但是这不可否认地会给移动通信带来影响,为了避免这种影响造成我们通信中的问题,我们不得不在技术上加以各种考虑.也加大了移动通信的复杂性.