4.多普勒效应
4.多普勒效应
我们坐火车的时候，当一列鸣着笛的火车和你乘坐的火车相遇急驰而过时，你听到的笛声是有变化的。你特别注意过吗？其实，这种变化的界限是非常明显的。当车朝你驶来时，笛声的音调很高，汽笛离你而去时，音调立即降低。车的速度越快，音调的变化越明显。这种变化的发现应该感谢奥地利科学家多普勒。
在1842年，多普勒曾邀请音乐家在车站听火车的笛声变化。由于音乐家的耳朵训练有素，他们甚至能确定1赫兹声音频率的变化，这在当时无精确测量仪器的情况下，对科学家是非常有意义的。后来人们为了纪念他，把这种现象叫做多普勒效应。
然而，人们会带着疑问问道：为什么会产生多普勒效应呢？
音调变高，就是声音的频率加快。按说，声音的频率是由声源决定的，声源振动越快，频率越高。其实，我们听到的音调的高低主要决定于每秒进入我们耳朵的声波数。
多普勒用一个行进的队伍来代表一列声波，两个人间的距离是一个波长。当你站着不动，队伍从你的身边经过，每过去一个人，相当于一个声波进入你的耳朵里。如果你迎着队伍行走，在相同的时间里通过的人数增加；反过来你和队伍同向行进，这时通过你身边的人数变少。所以在火车迎着你开来时，相当于声波被压缩了，频率变高，背离时声波拉长了，频率变低。
当你看到这里之后，应该明白多普勒效应了，在现代社会中，多普勒效应运用十分广泛，它用来测量运动物体的速度：警察用雷达波的多普勒效应测量高速行驶的汽车是否超速行驶，成为超速行车的克星。水文学家用它测量河流的流速，在医院里则可以测量血液在血管里的流速，从而对疾病进行诊断。天文学家利用遥远星体射来的光波频率的微小变化，可以推知星体是向着地球运动还是背着地球运动，并且能知道星体运动的速度，从而验证宇宙大爆炸假说。
【拓展知识】
蝙蝠能在黑暗的夜空中捕食飞虫，是依靠超声波的回声定位原理。蝙蝠在空中飞，飞虫也在飞，从蝙蝠发声到接到回声只是一眨眼的工夫，在这么短的时间内，蝙蝠不仅知道了飞虫所在的方位，还能知道它的飞行速度和方向，所以才能准确无误地抓住飞虫。
【拓展知识】
多普勒家族在奥地利的萨尔茨堡从事石匠生意，多普勒出生后，按照家庭的传统会让他接管石匠的生意。然而他的健康状况一直不好，相当虚弱，因此他没有从事传统的家族生意。多普勒在中学学习阶段，数学方面显示出超常的水平，1825年他以各科优异的成绩毕业。在这之后他回到萨尔茨堡，后去维也纳大学学习高等数学、力学和天文学。
当多普勒在1829年在维也纳大学学习结束的时候，他被任命为高等数学和力学教授助理，他在四年期间发表了四篇数学论文。之后又当过工厂的会计员，然后到了布拉格一所技术中学任教，同时任布拉格理工学院的兼职讲师。到了1841年，他才正式成为理工学院的数学教授。
多普勒是一位严谨的老师。他曾经被学生投诉考试过于严厉而被学校调查。繁重的教务和沉重的压力使多普勒的健康每况愈下，但他的科学成就使他闻名于世。1850年，他获委任为维也纳大学物理学院的第一任院长，可是他在三年后1853年3月17日在意大利的威尼斯去世，年仅49岁。