多普勒效应：接近听众的声源
1·预测
声源向静止的听者移动，同时发出稳定的音调。听者听到的音调是否高于、低于或与声源真实频率相同？
- 听众听到的音调高于声源的真实频率。
- 听者听到完全相同的音调。
- 听者听到较低的音调。
2·设置
- 打开「多普勒效应：接近听众的声源（doppler-approach）」预设并按重置。源在 20°C 空气中发射 440 Hz；听者是静止的。
- 启用观测者位置的观测频率读数。
- 设置每次试验的源接近速度并记录观察到的频率。
3·收集数据
| 源频率 f (Hz) | 源速度 v_s (m/s) | 观测频率 f′ (Hz) |
|---|---|---|
| 440.00 | 20.00 | |
| 440.00 | 35.00 | |
| 440.00 | 50.00 |
针对三次试验，绘制观测频率f′（y轴）相对声源速度v_s（x轴）的关系图。
4·分析
- 对于一项试验，对于 20°C 空气，使用 c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s 计算 f′ = f·c/(c − v_s)。与表比较。
- 解释为什么 f′ 随着 v_s 的增长而不断增加，以及如果 v_s 达到声速 c，公式（和声音）会发生什么。
5·扩展
- 救护车的警笛声在接近时听起来音调更高，而在经过并远离时音调会突然降低。请利用多普勒公式的正负号约定来解释这种音调下降。
- 这个实验只涵盖了一个接近的源。如果源移走，您会期望分母中的 (c − v_s) 变为 (c + v_s) 吗？解释一下这对 f′ 有何影响。
这个实验背后的物理原理
多普勒效应（移动源）
向静止听众移动的声源会压缩其前方的波前，从而提高听众听到的频率：f′ = f·c/(c − v_s)。