多普勒效应

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。 他认为声波频率在声源移向观察者时变高,而在声源远离观察者时变低。一个常被使用的例子是火车,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。 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。奥地利物理学家多普勒生于1803年，是萨尔茨堡一名石匠的儿子。父母本来期望他子承父业，可是他自小体弱多病，无法当一名石匠。他们接受了一位数学教授的意见，让多普勒到维也纳理工学院学习数学。多普勒毕业后又回到萨尔茨堡修读哲学课，然后再到维也纳大学学习高级数学、天文学和力学。 毕业后，多普勒留在维也纳大学当了四年教授助理，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，可是他在三年后便辞世，年仅四十九岁。 著名的多普勒效应首次出现在1842年发表的一篇论文上。1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的波频会改变。他试图用这个原理来解释双星的颜色变化。虽然多普勒误将光波当作纵波，但多普勒效应这个结论却是正确的。多普勒效应对双星的颜色只有些微的影响，在那个时代，根本没有仪器能够量度出那些变化。不过，从1845年开始，便有人利用声波来进行实验。他们让一些乐手在火车上奏出乐音，请另一些乐手在月台上写下火车逐渐接近和离开时听到的音高。实验结果支持多普勒效应的存在。广义的多普勒效应 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Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论.他发现远处银河系的光线频率在变高,即移向光谱的红端.这就是红色多普勒频移,或称红移.若银河系正移向他,光线就成为蓝移.。 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。 一、声波的多普勒效应 在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1＞f；当观察者与声源相互远离时,f1＜f 。二、光波（包括电磁波）的多普勒效应 具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移.多普勒效应的广泛应用一、雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。二、多普勒效应在医学上的应用 在临床上，多普勒效应的应用也不断增多，近年来迅速发展起超声脉冲Doppler检查仪，当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移可以知道血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据Doppler原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。三、宇宙学研究中的多普勒现象 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去。1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物。 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型。 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" 。 多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了。 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了46 km/s的速度值。四、移动通信中的多普勒效应 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，但在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高，远离卫星时，频率变低，而且由于飞机的速度十分快，所以我们在卫星移动通信中要充分考虑"多普勒效应"。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。当你站在公路旁，留意一辆快速行驶汽车的引擎声音，你会发现在它向你行驶时声音的音调会变高（即频率变高），在它离你而去时音调会变得低些（即频率变低）。这种现象叫做多普勒效应。在光现象里同样存在多普勒效应，当光源向你快速运动时，光的频率也会增加，表现为光的颜色向蓝光方向偏移（因为在可见光里，蓝光的频率高），即光谱出现蓝移；而当光源快速离你而去时，光的频率会减小，表现为光的颜色会向红光方向偏移（因为在可见光里，红光的频率低），即光谱出现红移。在进一步研究多谱勒效应之前，先让我们了解一下有关波的基本知识：如果我们将一个小石块投入平静的水面，水面上会产生阵阵涟漪，并不断地向前传播。这时波源处的水面每振动一次，水面上就会产生一个新的波列。 设波源的振动周期为T，即波源每隔时间T振动一次，则水面上两个相邻波列之间的距离就为VT，其中V是波在水中的传播速度。在物理学中我们把这一相邻波列之间的距离称为波长，用符号λ表示。这样，波的波长、波速及振动周期三者的关系就可表示为：λ=VT （1）由于波源振动一次所需的时间为T，则波源在单位时间内振动的次数就为1/T。物理学上，把波源在单位时间内振动的次数称为波的频率，用f表示。这样，它和周期的关系就可表示为f=1/T, 或T=1/f （2） 综合（1）式和（2）式可得：λ=VT=V/f （3） 此式是我们讨论与波有关问题的基本公式，虽然是对水波的传播总结出来的，但它对一切波都适用。 实验研究表明：对于确定的介质，波的传播速度V是一个定值。所以，当波在某一确定的介质中传播时，它的波长λ与它的周期成正比（与频率成反比）。即波的频率越高，周期越小，其波长越短；反之，波的频率越低，周期越大，其波长越长。 对声波而言，声音的频率决定着声音的音调。即声波的频率越高，声波的音调也越高，声音也越尖、越细，甚至越刺耳。根据上述的结论，产生高音的声源振动较慢，振动周期长，对应声波的波长也较长。例如：10000Hz的声波的波长是100Hz声波波长的1/100。 而在可见光中，光波的频率决定着色光的颜色。频率由低到高依次对应红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。其中红光频率最低，波长最长；紫光的频率最高，但波长最短。 下面我们就结合以上的背景知识一起来探究一下有关光的多谱勒效应：假设有个光源每隔时间T发出一个波列，即光源的周期为T。如图，当它静止时相邻两个波列时间间隔为 T，距离间隔为 λ=cT 式中c表示光速。当光源以速度V离开观察者时，在每两个相邻的波列之间的时间里光源移动的距离为VT，于是下一个波峰到达观察者所需的时间便增加了VT/c，所以，相邻的两个波峰到达观察者那里所需的时间就为： T"=T+VT/c>T 即这时相对于观察者而言，光波的周期变长了，频率变低了。根据上面关于频率于光色之间的关系可知，次光的颜色会向红光偏移。物理学上，把这一现象称为红移。这时到达观察者那里的两个相邻的波列的距离，即波长就变为 λ"=cT+VT 即波长变长了。这两个波长的比值为 λ"/λ= T"/T=1+V/c 即波长增加了V/c，我们把这个相对增加量就成为红移量，它取决于光源的远离速度。由于一般情况下V<< c，所以看不到光谱的红移现象；仅当V与c可以比较时，才有可能出现较为明显的红移现象。例如室女座星系团正以约1000公里/秒的速度离开我们的银河系，于是它的频谱上任何谱线的波长都要比正常值大一个比率 λ"/λ=1+V/c =1+10000/300000=1.0033若光源是向着观察者运动的，这时只需将以上公式中V改为-V就可以了。所不同的是，这时将出现光的蓝移现象。根据光源的移动速度，我们可以计算出光在频谱中的偏移量；反之，根据光在频谱中的偏移量，我们也可以计算出光源相对我们的移动速度。理解这一点，我们就不难理解哈勃定律的发现过程了。

　　刚从初中升上高中的学生普遍不能一下子适应过来，都觉得高一物理难学，特别是对意志品质薄弱和学习方法不妥的那部分学生。下面我和大家扩充套件一下高中物理知识难点：多普勒现象在现实中的应用 　　一、声波的多普勒效应 　　在日常生活中，我们都会有这种经验： 　　当一列鸣著汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢?这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高;反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒***ChristianDoppler,1803-1853***的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因;相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=***u+v0***/***u-vs***f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号;当观察者背离波源***即顺着波源***运动时，v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号;前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1>f ;当观察者与声源相互远离时。f1 　　二、光波的多普勒效应 　　具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索***1819-1896***于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移;如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移. 　　三、光的多普勒效应的应用 　　20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫***G. Gamow***和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" . 　　多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了. 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度***即物体远离我们而去的速度***，得出了46 km/s的速度值 。

多普勒效应 多普勒效应是为纪念伟大的科学家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时更接近你自己。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。在单色的情况下，我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率，或者解释为，在1秒钟内电磁场所交替为变化的次数。在可见区域，这种效率越低，就越趋向于红色，频率越高的，就趋向于蓝色——紫色。比如，由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×10^14赫兹，而汞灯的紫色对应的频率则在7×10^14赫兹以上。这个原则同样适用于声波：声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率（高频声音尖厉，低频声音低沉）。 如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。相对于接收者来说，波源产生的两个波峰之间的距离拉长了，因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了。那么到达接收者时频率降低，所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近，情况则相反）。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念，在图4中显示了多普勒频移，近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率。例如，在上面提到的氦——氖激光的红色谱线，当波源的速度相当于光速的一半时（参见图中所画的虚线），接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到4.74×10^14赫兹，这个数值大幅度地降移到红外线的频段。 一、声波的多普勒效应 在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好像波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f1＞f ；当观察者与声源相互远离时。f1＜f 二、光波的多普勒效应 具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移. 三、光的多普勒效应的应用 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀，物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" . 多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行了. 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了46 km/s的速度值 恒定.但是当火车靠近你以后并离你远去的时候频率会改变很大

多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 ，在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低 ，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度，恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，这种现象称为多普勒效应。 举个例子：火车向你开过来的时候，声音会越来越尖锐，远离你的时候声音会越来越低沉。因为向着你运动，你在单位时间接收到的波的个数会越来越多，反之。。。

多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 ，在运动的波源后面，产生相反的效应，波长变得较长，频率变得较低 ，波源的速度越高，所产生的效应越大，根据光波红/蓝移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度，恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度，这种现象称为多普勒效应。 举个例子：火车向你开过来的时候，声音会越来越尖锐，远离你的时候声音会越来越低沉。因为向着你运动，你在单位时间接收到的波的个数会越来越多，反之。。。

是不矛盾的，假设光波的波长在一惯性系中"同时"得到的一周期波两个端点的坐标值的差。由于"同时"的相对性，不同惯性系中测得的波长也不同。相对论证明，在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，这个思想同样可运用于光波上，还可以从狭义相对论的角度来解释光的多普勒效应。根据狭义相对性原理，惯性系是完全等价的，因此，在同一个惯性系中，存在统一的时间，称为同时性，而相对论证明，在不同的惯性系中，却没有统一的同时性，也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时，在另一个惯性系内就可能不同时，这就是同时的相对性，在惯性系中，同一物理过程的时间进程是完全相同的，如果用同一物理过程来度量时间，就可在整个惯性系中得到统一的时间。　　光波的频率与波长可同是变化，而速度不变，这一点表现在光的颜色变化上。

当移动光栅相对静止光栅运动时，若有一激光束通过这样的双光栅，便能产生光的多普勒效应。因为多普勒效应需要外界的光源。

楼主错了，相对论的光速不变原理是说，真空中的光速是恒定的。并非指光速在介质中的速度与真空中的速度一样。光速不变原理只是说真空中的光速恒定，没说光的波长频率对于相互运动的各参照系来说是恒定的。而多普勒效应原理正是说明同一束光对于不同的参照系来说，其波长(频率)是如何变化的。

被称作夫琅禾费线的这些暗线还可以提供运动的信息，继而间接地告诉我们天体的距离。注意一下救护车鸣笛的声音。与静止时相比，当汽车朝我们开来时，每秒钟内有更多数量的声波进入耳朵，其效果是波长变短了，所以声调听上去越来越高；而当汽车经过后驶离我们时，每秒钟进入耳朵的声波数减少，波长增大，所以音调变低。奥地利科学家多普勒首先对这种现象做出了解释，后来这种现象被称为“多普勒效应”。对光来说也存在同样的现象。对于一个正在靠近的源，波长的缩短令光线变蓝；对于正在退行的源，光线变红。这种颜色变化极其微弱，难于察觉。但是会在夫琅禾费线中有所反映。如果所有的谱线都向红端，即长波长端移动，那么光源就正在远离我们。红移越大，退行速度就越大。现在回到太阳光谱。太阳的明亮表面，即光球，产生连续光谱。其上的是一层压力低得多的大气（色球层），所以预计应该产生发射光谱。事情也确实如此，然而在一个明亮的彩虹背景的映衬下，这些谱线被“反转”了，看上去不是亮的，而是暗的。但是它们的位置和强度不受影响。日光光谱黄色部分的两条暗线对应着钠的发射线，所以我们断定太阳上存在钠。

不矛盾。假设光源相对地面做匀速直线运动，以光源为参考系，光速相对光源不变，将不发生多普勒效应，光源前后光的频率一致；以地面为参考系，光速相对地面不变，将发生多普勒效应，光源前面的光的频率较大。狭义相对论中参考系选取不同得到的结论也是不同的。

光的多普勒效应——用光照射运动着的物体，反射光（或者物体探测到的光）的频率随物体运动速度而改变的现象。若物体靠近光源，则反射光（或者物体探测到的光）频率变大若物体远离光源，则反射光（或者物体探测到的光）频率变小

分类: 教育/科学 >> 科学技术 问题描述: 通俗加详细啦，再举几个例子（谢谢） 解析: 在单色的情况下，我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率，或者解释为，在1秒钟内电磁场所交替为变化的次数。在可见区域，这种效率越低，就越趋向于红色，频率越高的，就趋向于蓝色——紫色。比如，由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×1014赫兹，而汞灯的紫色对应的频率则在7×1014赫兹以上。这个原则同样适用于声波：声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率（高频声音尖厉，低频声音低沉）。 如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。相对于接收者来说，波源产生的两个波峰之间的距离拉长了，因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了。那么到达接收者时频率降低，所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近，情况则相反）。为了让读者对这个效应的影响大小有个概念，在图4中显示了多普勒频移，近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率。例如，在上面提到的氦——氖激光的红色谱线，当波源的速度相当于光速的一半时（参见图中所画的虚线），接收到的频率由4.74×1014赫兹下降到4.74×1014赫兹，这个数值大幅度地降移到红外线的频段。 一、声波的多普勒效应在日常生活中，我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛的声调由高 变低. 为什么会发生这种现象呢？这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的，如果频率高，声调听起来 就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现者克里斯蒂安·多普勒（Christian Doppler,1803-1853）的名字命名的，多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理 解这一现象，就需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短，好象 波被压缩了.因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反， 当火车驶向远方时，声波的波长变大，好象波被拉伸了. 因此，声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0） /（u-vs）f ，其中vs为波源相对于介质的速度，v0为观察者相对于介质的速度，f表示波源的固有频率，u表示波 在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时，v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时，v0取负 号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知，当观察者与声源相互 靠近时，f1＞f ；当观察者与声源相互远离时。f1＜f 二、光波的多普勒效应 具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819-1896）于 1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之 处在于，光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为 红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移. 三、光的多普勒效应的应用 20世纪20年代，美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时，首先发现了光谱的红移，认识到了 旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离 r成正比，即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定，人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀， 物质密度一直在变小. 由此推知，宇宙结构在某一时刻前是不存在的，它只能是演化的产物. 因而1948年伽莫夫（ G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来，大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受，以致被天文 学家称为宇宙的"标准模型" . 多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能，这只要分析一下接收到的光的频谱就行 了. 1868年，英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度），得出了 46 km/s的速度值

多普勒效应（Doppler effect）是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的,他于1842年首先提出了这一理论.多普勒认为,物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化.在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高 (蓝移 (blue shift)).在运动的波源后面,产生相反的效应.波长变得较长,频率变得较低 (红移 (red shift)).波源的速度越高,所产生的效应越大.根据光波红/蓝移的程度,可以计算出波源循着观测方向运动的速度.恒星光谱线的位移显示恒星循着观测方向运动的速度.除非波源的速度非常接近光速,否则多普勒位移的程度一般都很小.所有波动现象 (包括光波) 都存在多普勒效应. 多普勒效应详解 多普勒效应指出,波在波源移向观察者时接收频率变高,而在波源远离观察者时接收频率变低.当观察者移动时也能得到同样的结论.但是由于缺少实验设备,多普勒当时没有用实验验证、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.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时更接近你自己.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,包括电磁波.科学家爱德文·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,天体离开银河系的速度越快红移越大,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. 在单色的情况下,我们的眼睛感知的颜色可以解释为光波振动的频率,或者解释为,在1秒钟内电磁场所交替为变化的次数.在可见区域,这种效率越低,就越趋向于红色,频率越高的,就趋向于蓝色——紫色.比如,由氦——氖激光所产生的鲜红色对应的频率为4.74×10^14赫兹,而汞灯的紫色对应的频率则在7×10^14赫兹以上.这个原则同样适用于声波：声音的高低的感觉对应于声音对耳朵的鼓膜施加压力的振动频率（高频声音尖厉,低频声音低沉）. 如果波源是固定不动的,不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率.如果波源相对于接收者来说是移动的,比如相互远离,那么情况就不一样了.相对于接收者来说,波源产生的两个波峰之间的距离拉长了,因此两上波峰到达接收者所用的时间也变长了.那么到达接收者时频率降低,所感知的颜色向红色移动（如果波源向接收者靠近,情况则相反）.为了让读者对这个效应的影响大小有个概念,在显示了多普勒频移,近似给出了一个正在远离的光源在相对速度变化时所接收到的频率.例如,在上面提到的氦——氖激光的红色谱线,当波源的速度相当于光速的一半时,接收到的频率由4.74×10^14赫兹下降到4.74×10^14赫兹,这个数值大幅度地降移到红外线的频段. 声波的多普勒效应 在日常生活中,我们都会有这种经验：当一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时,他会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会发生这种现象呢?这是因为声调的高低是由声波振动频率的不同决定的,如果频率高,声调听起来就高；反之声调听起来就低.这种现象称为多普勒效应,它是用发现者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的,多普勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年首先发现了这种效应.为了理解这一现象,就需要考察火车以恒定速度驶近时,汽笛发出的声波在传播时的规律.其结果是声波的波长缩短,好像波被压缩了.因此,在一定时间间隔内传播的波数就增加了,这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反,当火车驶向远方时,声波的波长变大,好像波被拉伸了. 因此,声音听起来就显得低沉.定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f ,其中vs为波源相对于介质的速度,v0为观察者相对于介质的速度,f表示波源的固有频率,u表示波在静止介质中的传播速度. 当观察者朝波源运动时,v0取正号；当观察者背离波源（即顺着波源）运动时,v0取负号. 当波源朝观察者运动时vs前面取负号；前波源背离观察者运动时vs取正号. 从上式易知,当观察者与声源相互靠近时,f1＞f ；当观察者与声源相互远离时.f1＜f 光波的多普勒效应 具有波动性的光也会出现这种效应,它又被称为多普勒-斐索效应. 因为法国物理学家斐索（1819~1896年）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释,指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化. 如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动,称为红移；如果恒星朝向我们运动,光的谱线就向紫光方向移动,称为蓝移. 光的多普勒效应的应用 20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比,即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定,人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀,物质密度一直在变小.由此推知,宇宙结构在某一时刻前是不存在的,它只能是演化的产物.因而1948年伽莫夫（G. Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型. 20世纪60年代以来,大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受,以致被天文学家称为宇宙的“标准模型”. 多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能,这只要分析一下接收到的光的频谱就行了.1868年,英国天文学家W. 哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度）,得出了46 km/s的速度值 . 声波的多普勒效应的应用 声波的多普勒效应也可以用于医学的诊断,也就是我们平常说的彩超.彩超简单的说就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒,首先说说超声频移诊断法,即D超,此法应用多普勒效应原理,当声源与接收体（即探头和反射体）之间有相对运动时,回声的频率有所改变,此种频率的变化称之为频移,D超包括脉冲多普勒、连续多普勒和彩色多普勒血流图像.彩色多普勒超声一般是用自相关技术进行多普勒信号处理,把自相关技术获得的血流信号经彩色编码后实时地叠加在二维图像上,即形成彩色多普勒超声血流图像.由此可见,彩色多普勒超声（即彩超）既具有二维超声结构图像的优点,又同时提供了血流动力学的丰富信息,实际应用受到了广泛的重视和欢迎,在临床上被誉为“非创伤性血管造影”.

所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度v相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移，它与相对速度v成正比，与振动的频率成反比。

多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。远方急驶过来的火车鸣笛声变得尖细（即频率变高，波长变短），而离我们而去的火车鸣笛声变得低沉（即频率变低，波长变长），就是多普勒效应的现象，同样现象也发生在私家车鸣响与火车的敲钟声。这一现象最初是由奥地利物理学家多普勒1842年发现的。荷兰气象学家拜斯·巴洛特在1845年让一队喇叭手站在一辆从荷兰乌德勒支附近疾驶而过的敞篷火车上吹奏，他在站台上测到了音调的改变。多普勒效应从19世纪下半叶起就被天文学家用来测量恒星的视向速度。现已被广泛用来佐证观测天体和人造卫星的运动。扩展资料光波的多普勒效应：具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应。法国物理学家斐索（1819~1896年）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法。光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化。如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。参考资料来源：百度百科_多普勒效应

光速不变原理与多普勒效应完全属于两个概念，光速并不受多普勒效应影响。题主会有这样的问题，说明你可能把“ 波的速度 ”与“ 波长的变化 ”的关系搞错了，这里面可能有些概念混淆。 简单来理解下，光速不变与多普勒效应的基本概念。 光速不变 “光速不变”现在基本上已经成为了科学界对世界的一个基础认知，至于为什么光速不变？还没有人能给出一个清晰、准确、并得到公认的答案。不过，能佐证光速不变的理论和实验，都已得到了科学界的承认。 理论方面，麦克斯韦最早在他的电磁学理论中，提出电磁波的传播速度只与真空介电常数ε0和真空磁导率μ0相关，后来证明了光就是电磁波，说明光的速度只能是一个常数，表达式为C=1/ε0μ0。 实验方面，本来想证明“以太”存在的迈克尔逊-莫雷实验，反而终结了“以太说”，成为了证明光速不变的经典实验。 迈克尔逊-莫雷实验原理简述：小球表示光的运动轨迹，若以太存在，则红色光球和蓝色光球经透射与反射到达干涉仪时，会出现时间差（动图右）并出现明确的干涉条纹。但实际情况 确实（动图左），所以以太不存在，且光速不变。 虽然后来也有一些理论学说，发现了迈克尔逊-莫雷实验的不完备，继续支持光速可变。比如1908年瑞士物理学家里兹发表的“发射假说”，即光速会跟随光源运动速度的改变而改变。不过这种说法，后来很快就被各种实验所否定了。比如，双星观测、以及运动版的迈克尔逊-莫雷实验。 从此，我们知道光就像一个逍遥浪子。从不停歇，从不回头。不会因为别人怎么样而动摇自身的步调，每秒30万公里是光对世界永远的承诺。光速不变，已成为了当今物理学界一条牢不可破的“公理”。 什么又是多普勒效应呢？ 多普勒效应，简单来说就是当一个信号源向你靠近时，你接收信号的波长会变短，而当一个信号源远离你时，你接受的信号波长会变长。 比如，你以一个固定的音调吹笛子，不同远处的人听到的笛声大小或许不一样，但都会听到同一个音调。 以“哆唻咪发唆啦西”音调变化来说，但当你吹着笛子靠近听笛声的人时，原本你一直吹地是“咪”这个音，但在他们的耳中，他们会听成“发”这个音，也就是音调变高了。而相反，如果你吹着笛子，远离他们，他们听见的音调可能就变成了“唻”。 明明只发出同样一个音，为什么随着吹奏者的运动，给听者的感受完全不一样？ 其本质就是因为声音是一种波，我们称为声波。而是波就会有波长，对于声波来说波长越长，音调就越低，波长越短，音调也就越高。 声波是通过空气的震荡传到我们的耳中的。吹奏者作为一个声源，相当于就在空气中制造一个波，而要制造一个完整的波，先要制造一个波头，再制造一个波尾。 如果，吹奏者向聆听者靠近，波头制造出来时在一个位置，而波尾制造出来时相当于波头出来时的位置前进了一小段，而这段距离是要被算在新制造的波的波长里的。所以实际波长减小了，频率就增加了，体现出来的音调就变高了，反之亦然。 因此我们能得出一个结论，多普勒效应与一个信号源的移动速度相关，而在相对论里对于光速的描述也有一种重要结论，就是光速与光源运动无关。所以，光的多普勒效应并不会造成光速改变。那光的多普勒效应改变的是什么呢？ 光的多普勒效应 光作为一种波，在恒定的速度下，遵循多普勒效应，频率与波长可以发生此消彼长的变化。 就像一个高个子和一个矮个子，两个人500米长跑比赛都同时到达终点，也就是说他们两个速度是一样的，但是由于高个子腿长步子大，他的换腿频率是低，而矮个子的腿短步子小，他的换脚频率就高。 步子和换腿频率，就相当于波长与振动频率。在同样的速度下，多普勒效应会导致光在不同波长及不同频率之间变化，在我们视觉上，表现出颜色的变化，这又被称为“ 多普勒-斐索效应 ”。这由法国物理学家斐索于1848年独立提出，它解释了来自恒星的波长偏移现象。利用这种效应也就成了测量恒星之间相对速度的一个有效办法。 “多普勒-斐索效应”也是造成我们最熟悉的“ 光谱红移 ”与“ 光谱蓝移 ”的原因之一，恒星远离即红移，恒星靠近即蓝移。总的来说，声音与光的多普勒效应，一个带来音调变化，一个带来了颜色变化。 值得注意的是，光谱红移除了“多普勒-斐索效应”，还有“ 宇宙膨胀 ”也可以造成同样的结果，然而它们的成因是完全不同的。“多普勒-斐索效应”是在光源移动发射出光的瞬间就完成的，而“宇宙膨胀”导致的红移，是在光传播过程中慢慢形成的。 所以，当年哈勃观察到星系退行，并认定是多普勒效应造成了星光红移的说法是错误的，不过它的结论却是正确的。 总结 简单来看，波速只和介质相关，光在真空中不需要介质，那它的速度就和任何东西无关。 光和时空，可能是宇宙中最神秘的东西。而探寻它们的关系，是物理学永远要探讨的课题。就像同样的元素，不同的空间结构 组合方式，却能产生不一样的物质，这不得不让人称奇。 而光速不变背后最隐秘的成因，是值得后世科学家们一直探寻的终极话题。 光速不变原理、光的多普勒效应这两者不存在矛盾关系 ，恰恰相反正是有了光速不变原理，才有了狭义相对论，之后才有了光的多普勒效应的解释。 多普勒效应这个词我们并不陌生，中学时期的物理课程上就已经听过学过，比如常见的机械波（如声波）的多普勒效应，原因起自波源与观测者之间存在相对运动，而题目中提到的光的多普勒效应，原则上来讲也是因为波源与观测者存在相对运动而引起的，但需要考虑相对论的修正。 用一个简单的例子，以一个简单的说法来解释一下光的多普勒效应 假设地面上有一发射单色光（即波长恒定）的波源，由波长可以确定光波的周期为定值T1，而小明身上带有一个灵敏度非常高的接收仪器，可以测出光波的变化。 首先小明以一定的速度远离波源，那么波源发出的光想要被小明接收，势必要经过一段路程的追及才行，而这个过程则需要一定时间才能完成，显而易见波源自身测得的周期T1肯定与小明测得的周期T2不一致。 那么两个周期之间存在的关系是否可以表示出来呢？答案是可以，数学推导不难，有兴趣的读者朋友可以试一试。但如果仅仅依靠上段所讲的方面进行推导，你会发现推导出来的结果和教材上的公式完全对不上，这是什么原因呢？ 很简单，因为你没有考虑狭义相对论中的运动钟慢效应。如果一些读者朋友正好还熟悉狭义相对论，那么你将这个钟慢效应加进去就你得到正确的光多普勒效应的公式了。 由此可见，光速不变原理（代表狭义相对论）与光的多普勒效应之间非但不存在矛盾，而前者恰恰是后者的原理解释。 光的多普勒效应具体表现就是当波源与观测者相互远离时，观测者测得的波长要比波源处测得的长，表现为红移，反之就是蓝移。 补充一点知识： 此外还有一种红移——“ 引力红移 ”被经常提到，以地球为例，一束单色光向上发出，位于地面上方不同高度处的波长是不一样的，与上文提到了运动钟慢效应类似，这个是因为引力钟慢效应引起的。 期待您的点评和关注哦！ 多普勒效应 我们上学时就知道了多普勒效应是1942年由奥地利的物理学家、数学家约翰.多普勒提出的一个波源运动现象：物体辐射的波长因光源及观察者的相对运动而变化。如果在波源前方，波会被压缩，波长变短，频率变高，观察者会看到红色，称为“红移”；如果在波源后方则相反，频率变低，速度变快，效应增加，就出现“蓝移现象”。科学家可以根据光波的红/蓝移不同程度计算出波源的运动速度。 多普勒效应在 天文学、医学、车辆速度等各领域都有广泛应用。1929年哈勃就是观察到星系红移现象，为宇宙膨胀学说提供了有力证明。 很多人将多普勒效应理解为基于牛顿的力学体系的速度叠加。 光速不变原理 光速不变原理是爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论中的第二个基本原理（第一个是相对性原理），它适用于一切惯性参考系，速度都是以c（3 10u2078米/秒）运动。 也就是说，无论观察者在光源任何位置，光的速度都是不变的。这就颠覆了牛顿的绝对时空体系，也与多普勒效应切然不同了。 科学家根据这一原理研制出了GPS导航，但它仍然会受到多普勒效应影响，在修正了一些数据后才使地理位置测量得精确。 这是由于光在运动中会产生尺缩效应，而使时间产生钟慢效应。该原理是基于伽利略相对性及麦克斯韦方程组而来，它在相对静止的参考系中测得。 多普勒效应也说明光在不同坐标系中是不一样的；因此，光速不变原理应该修订为“在任何一个坐标系中发出的光，在自己坐标系中的光速不变”。 其实，光速也是变化的，只是目前的测试技术无法测准而已。 光也不是宇宙速度极限，光速只是宇宙中低速系统的上限，在高速和超高速速度中，光速只是一个最低速度，宇宙的极限速度是无穷大。 在某一个惯性系里两个物体的速度已知，相对论速度叠加公式计算的是在一个物体参考系中另一个物体的速度；而仍在此参考系中看两物体的“分离速度”，即两者的位置矢量差随时间的导数，则仍然是两者在此惯性系里的速度之差。这个意义下的速度不受光速不变原理约束，也可以超过光速，不违反相对论的要求。因此相对论多普勒效应和非相对论情况推导差不多，注意光速不变并加上钟慢效应修正就好。 至于题主的一些问题，我下面做详细回答。 什么是光的多普勒效应 多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。 具有波动性的光也会出现这种效应，它又被称为多普勒-斐索效应。因法国物理学家斐索于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释，指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法。 光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化。如果恒星远离我们而去，则光的谱线就向红光方向移动，称为红移；如果恒星朝向我们运动，光的谱线就向紫光方向移动，称为蓝移。 什么导致了光的多普勒效应 这就不得不说一个很重要的现象的证实，那就是宇宙膨胀！宇宙膨胀学说在刚开始提出时，大多数科学家是不认同的，爱因斯坦也同样如此，所以在他的场方程式中他引入了宇宙参数。但美国天文学家哈勃于1929年通过发现红移现象，确认遥远的星系均远离我们地球所在的银河系而去，同时它们的红移随着它们的距离增大而成正比地增加。他随后邀请了爱因斯坦亲自观测，爱因斯坦承认了自己的错误，宇宙膨胀的认识让人类对宇宙的 探索 走出了重要的一步。 因此当一颗恒星，远离观测者而运动时，其光谱将显示相对于静止恒星光谱的红移，因为运动恒星将它朝身后发射的光拉伸了。类似地，一颗朝向观测者运动的恒星的光将因恒星的运动而被压缩，这意味着这些光的波长较短，因而称它们蓝移了！仙女座星系的光谱显示的就是蓝移。 光的多普勒效应与光速不变原理矛盾吗？ 光频率的变化与光速大小无关，光不遵守经典物理学中的速度矢量性原理，即使一个光源向你运动，你也不可以拿光源速度加上光速c得到你观测到的光速，光速不变原理是所有近代物理学理论的一个基本假设 。 可见光的多普勒效应与光速不变原理并不矛盾。 光是电磁波吗 按照现代物理学理论，光本身即属于电磁波 ，因为有物理学证据，即凡是光的反射、折射、衍射、干涉等现象及定律在电磁波中都存在都适用，所以认为光就是电磁波。 光又有区别于一般电磁波的特性，所以光具有波粒二象性 ，即光既具有波的特性，如干涉、衍生等现象； 光同时又具有一般粒子束的特性，即光具有粒子性。而电磁波不具有粒子性。 以上是我对问题“既然有光速不变原理，那为什么光还会受到多普勒效应的影响呢？”的回答，欢迎大家在评论中与我交流讨论。 因为光是电磁波，是交替变化的电磁场。没有质量没有惯性，电磁场生成瞬间，就脱离光源，独立存在了。所以不管光源如何运动，都不会加速和减速，已经脱离光源而独立存在的光。所以光速不变，由于光速不变，才能产生多普勒效应。光源产生光，发出光是一点点产生的。产生一丁点儿电磁场质点，无限小时就脱离光源独立存在了。如果光源运动方向和光传播方向一致，就会使组成光的质点变密，每个波就会被压缩。波长变小，频率变高。反之，频率变低。这就是多普勒效应，所有波都具有这种性质。观察到多普勒效应，反过来证明了光速不变。是一切波的性质。光速不变，是客观存在。不能用唯心的尺缩钟慢去凑合光速不变。 这就是对光的诸多误解之一。首先，光不是波，何来的多普勒？光的波动说，带来了多少扭曲的解读。光速不变，光的静止质量为零，薛定谔的猫，尺缩钟慢，质能转化，宇宙大爆炸，等等。全是杜撰！ 观点：他俩并不矛盾。但是光要需要考虑时间膨胀。 多普勒分为：人动，源不动；人不动，波源动。 人动，源不动 搞清楚一点就行，波不变。因为波源没动，波靠空气这种介质传播，空气也没换，人的运动并不会影响波的一切，包括介质、波速、频率。不管有没有你，这个波都照样传。多普勒效应中人向声源移动频率变高，这里的频率指的是人的接收频率，非波的频率。那为什么人向波源移动接收频率高？ 可以理解为相遇（追击）问题。 什么是频率，就是一个人腿短，但是两腿换得快。 另一个人腿长，但是换腿换得慢，两人赛跑，虽然速度一样，同时到达终点，腿短的频率高。 当人向着波源移动时，相对速度是波速和人运动速度之和，速度快了，波长没变，频率就升高了。 如果我们把波源比做一个车站，波就像一列很长的的小火车，从车站匀速驶出。 情况一：观察者不动，波源不动，当你在车站外的轨道边时，1秒钟有5个车厢从你身边飞过。 情况二：波源不动，观察者动了，当你坐在另一辆准备进站的火车上，正好与刚才那辆车出站的火车迎面而过，1秒钟从你身边飞驰而过的车厢肯定大于5个。相同时间车厢过去的多了，所以频率就高了。 反之：当你远离波源运动，频率就小了。 人不动，波源动。 波源动了，所以波变了。人没动，人只管等着听，人接收到的频率是波给的，而波的频率，取决于波源的运动速度，所以我们要研究的是波的运动导致波的频率的变化。 最容易出错的地方：波速取决于介质，如果介质没有变（或者不依靠介质），波速是不变的。 电磁波真空中的传播速度约为30*10^8m/s，在空气中相差无几，也按这个记就行。 声波在1个标准大气压和15 C的条件下约为340m/s，温度越高，传播速度越大。 变得是频率与波长，就像上面说的腿短和腿长的人同时到达终点，腿短一步的距离小（波长短)，但是跨步的速度快（频率快）。腿长，一步的距离大（波长长），但是跨步的速度慢（频率快），两人赛跑，同时到达终点，速度一样（波速一样）。 波源向接收者移动时，我们还用跑步来做比喻。我们以前 体育 课跑1km比赛时，老师一般不让学生同时从起点仪器跑，都是间隔一个一个跑，然后用秒表分别计时。我们假设每个同学跑得一样快2m/s（波速相同），第一个同学跑出去5秒后,相当于跑出去10米(波长)后第二个同学开始跑。 但是有一天情况变了， 体育 老师开着车拉着同学们，第一个同学下车立刻相同速度2m/s，跑了相同间隔时间5s后第二个同学下车跑。不同的是车也有速度1m/s，当第一个同学跑出去10米，车同时行驶了5米，也就是第二个同学跟第一个同学相距5米，间隔变小了（波长变小了）。 当同一起点时（波源不动），波长是10米，终点位置每隔5秒能接收到一个人。 当波源变成 汽车 移动时，波长由10米变成了5米。终点每隔2.5秒就能接到一个人，接到人的频率变高了。 反之车往相反的方向开，间隔变成了两个人的变成15米，终点每隔7.5秒才能接到一个人，频率变低了。 光是什么情况？ 光是一种电磁波，能看见的光叫做可见光。电磁波是广义的光，分为可见光，不可见光，不可见光就是各种射线，红外线，紫外线等等。红光波长长，频率低，蓝光波长短，频率高。 光还有个特性，当一束出现，无论是开着高速飞船或者静止的人，他们观察到的光速都是一样的。 所以光不是简单的波速不变，而是波的相对速度也不变，只有波长和频率会改变。 听不明白了？例子说明： 当一艘飞船接近光速飞行，他打开前灯一瞬间，地球上的你观察到的灯光速是C，飞船速度接近光速C，两个都跑得都很快，所以光和飞船的差距是在慢慢拉大的，这是你看到的。 但是船上的驾驶员，是懵圈的。因为即使飞船速度接近光速了，灯打开一瞬间，灯光早就以相对于飞船的速度C，跑得远远的，也就是说无论是地球上的你看到的光速，还是飞行中的飞船看到的光速相对自己都是C。 说明什么？地球上的观察者看到的是飞船的慢速播放呀！飞船上的时间流速和地球上的时间流速不是同步的。 这就是爱因斯坦《狭义相对论》的时间膨胀效应。 上面说到的频率，飞船上的人看到它给出去的光的频率是这样的： 而地球上的你观察到的频率是： 所以光的多普勒效应需要加入狭义相对论的变换。 多普勒效应是对应观察者，难道你看到多普勒效应的火车它的速度在变？

当我们站在火车站的站台上，火车拉响汽笛急驶而过时会有两种截然不同的感受。当火车朝我们开来时，汽笛声越来越尖——频率增大；当火车离我们而去时，笛声越来越低沉——频率减小。发声物体相对于接受声音的观察者运动时，虽然发出声音的频率始终如一，但观察者接收到的频率却发生了变化。这种现象是奥地利物理学家多普勒(ChristianDoppler)在1842年发现的，后人称之为“多普勒效应”。　　多普勒效应不仅适用于声波，同样也适用于光波。当光源快速朝着我们运动时，它所发射的光会发生“蓝移”，频率增大；反之，当光源离我们而去时，它所发射的光会发生“红移”，频率减小。天文学家常常反过来利用多普勒效应：把某个恒星发的光谱与正常的光谱相比较，如果光谱线“蓝移”，则说明这个恒星正向着我们而来；如果光谱线“红移”，则说明这个恒星背离我们而去。而且根据“蓝移”和“红移”量的大小还可以估算出该恒星的运动速度。

一、光波的多普勒效应 具有波动性的光会出现这种效应,它又被称为多普勒-斐索效应.因为法国物理学家斐索（1819-1896）于1848年独立地对来自恒星的波长偏移做了解释,指出了利用这种效应测量恒星相对速度的办法.光波与声波的不同之处在于,光波频率的变化使人感觉到是颜色的变化.如果恒星远离我们而去,则光的谱线就向红光方向移动,称为红移；如果恒星朝向我们运动,光的谱线就向紫光方向移动,称为蓝移.二、光的多普勒效应的应用 20世纪20年代,美国天文学家斯莱弗在研究远处的旋涡星云发出的光谱时,首先发现了光谱的红移,认识到了旋涡星云正快速远离地球而去.1929年哈勃根据光普红移总结出著名的哈勃定律：星系的远离速度v与距地球的距离r成正比,即v=Hr,H为哈勃常数.根据哈勃定律和后来更多天体红移的测定,人们相信宇宙在长时间内一直在膨胀,物质密度一直在变小.由此推知,宇宙结构在某一时刻前是不存在的,它只能是演化的产物.因而1948年伽莫夫（G.Gamow）和他的同事们提出大爆炸宇宙模型.20世纪60年代以来,大爆炸宇宙模型逐渐被广泛接受,以致被天文学家称为宇宙的"标准模型" .多普勒-斐索效应使人们对距地球任意远的天体的运动的研究成为可能,这只要分析一下接收到的光的频谱就行了.1868年,英国天文学家W.哈金斯用这种办法测量了天狼星的视向速度（即物体远离我们而去的速度）,得出了 46 km/s的速度值。

多普勒效应是波源和观察者有相对运动时，观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象。概念：多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒而命名的，于1842年首先提出了这一理论。主要内容为物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高。原理：多普勒效应指出，波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。但是由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验验证，几年后才用测量的数据去验证。产生原因：光源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者看到的光的颜色，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。多普勒效应的适用范围：1、所有类型的波多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波。科学家爱德文·哈勃使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。其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，天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。2、移动通信在移动通信中，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，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。3、波源如果波源是固定不动的，不动的接收者所接收的波的振动与波源发射的波的节奏相同：发射频率等于接收频率。如果波源相对于接收者来说是移动的，比如相互远离，那么情况就不一样了。

多普勒效应当你站在公路旁，留意一辆快速行驶汽车的引擎声音，你会发现在它向你行驶时声音的音调会变高（即频率变高），在它离你而去时音调会变得低些（即频率变低）。这种现象叫做多普勒效应。在光现象里同样存在多普勒效应，当光源向你快速运动时，光的频率也会增加，表现为光的颜色向蓝光方向偏移（因为在可见光里，蓝光的频率高），即光谱出现蓝移；而当光源快速离你而去时，光的频率会减小，表现为光的颜色会向红光方向偏移（因为在可见光里，红光的频率低），即光谱出现红移。在进一步研究多谱勒效应之前，先让我们了解一下有关波的基本知识：如果我们将一个小石块投入平静的水面，水面上会产生阵阵涟漪，并不断地向前传播。这时波源处的水面每振动一次，水面上就会产生一个新的波列。设波源的振动周期为T，即波源每隔时间T振动一次，则水面上两个相邻波列之间的距离就为VT，其中V是波在水中的传播速度。在物理学中我们把这一相邻波列之间的距离称为波长，用符号λ表示。这样，波的波长、波速及振动周期三者的关系就可表示为：λ=VT（1）由于波源振动一次所需的时间为T，则波源在单位时间内振动的次数就为1/T。物理学上，把波源在单位时间内振动的次数称为波的频率，用f表示。这样，它和周期的关系就可表示为f=1/T,或T=1/f（2）综合（1）式和（2）式可得：λ=VT=V/f（3）此式是我们讨论与波有关问题的基本公式，虽然是对水波的传播总结出来的，但它对一切波都适用。实验研究表明：对于确定的介质，波的传播速度V是一个定值。所以，当波在某一确定的介质中传播时，它的波长λ与它的周期成正比（与频率成反比）。即波的频率越高，周期越小，其波长越短；反之，波的频率越低，周期越大，其波长越长。对声波而言，声音的频率决定着声音的音调。即声波的频率越高，声波的音调也越高，声音也越尖、越细，甚至越刺耳。根据上述的结论，产生高音的声源振动较慢，振动周期长，对应声波的波长也较长。例如：10000Hz的声波的波长是100Hz声波波长的1/100。而在可见光中，光波的频率决定着色光的颜色。频率由低到高依次对应红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。其中红光频率最低，波长最长；紫光的频率最高，但波长最短。下面我们就结合以上的背景知识一起来探究一下有关光的多谱勒效应：假设有个光源每隔时间T发出一个波列，即光源的周期为T。如图，当它静止时相邻两个波列时间间隔为T，距离间隔为λ=cT式中c表示光速。当光源以速度V离开观察者时，在每两个相邻的波列之间的时间里光源移动的距离为VT，于是下一个波峰到达观察者所需的时间便增加了VT/c，所以，相邻的两个波峰到达观察者那里所需的时间就为：T"=T+VT/c>T即这时相对于观察者而言，光波的周期变长了，频率变低了。根据上面关于频率于光色之间的关系可知，次光的颜色会向红光偏移。物理学上，把这一现象称为红移。这时到达观察者那里的两个相邻的波列的距离，即波长就变为λ"=cT+VT即波长变长了。这两个波长的比值为λ"/λ=T"/T=1+V/c即波长增加了V/c，我们把这个相对增加量就成为红移量，它取决于光源的远离速度。由于一般情况下V<<c，所以看不到光谱的红移现象；仅当V与c可以比较时，才有可能出现较为明显的红移现象。例如室女座星系团正以约1000公里/秒的速度离开我们的银河系，于是它的频谱上任何谱线的波长都要比正常值大一个比率λ"/λ=1+V/c=1+10000/300000=1.0033若光源是向着观察者运动的，这时只需将以上公式中V改为-V就可以了。所不同的是，这时将出现光的蓝移现象。根据光源的移动速度，我们可以计算出光在频谱中的偏移量；反之，根据光在频谱中的偏移量，我们也可以计算出光源相对我们的移动速度。理解这一点，我们就不难理解哈勃定律的发现过程了。

当观察者的速度远低于光速时，这个公式被简化为牛顿力学。这就是从参照系转换中得出的多普勒效应。下面将讨论波源的运动。在这种情况下，波源在运动，而观察者是静止的。但问题是静止的观看者收到的两个发射的波之间的时间差是多少。如果是牛顿力学，我们可以很容易地计算出来。在初始时刻，波源刚刚发出第一道波，波源和观看者之间的距离是L，波需要在L/ U的时刻被观看者接收。因为波源在移动，当第二列波发出时（时间T=1/f），它只需要走过（L-vt）的距离就能被观看者接收，即在时间（L±vT）/u+T，所以对观看者来说，波的周期是T"=（1±V/u）T。这样我们就得到了波的频率。对于多普勒效应，波长和频率的变化在光速下保持不变。光的速度保持不变。这就是光速不变的原理--当光源在移动时，光速不会与光源的速度相加。波长和频率的乘积就是光速。因此，当多普勒效应发生时，如果波长变长，频率就必须下降--这样，乘积就保持不变了。同样地，当多普勒效应发生时，如果波长变短，频率就会上升。因此，在你提到的那篇文章中，"据说行星或星系的红移意味着它正在远离或接近地球。这难道不意味着在相同的介质条件下，光速会有不同的速度吗？" 在这段话中，你对光有误解。这不是光的速度，而是波长或频率。红移是指当光的颜色是超红的时候，颜色发生了偏差，比如绿光变成了红光--这就是红移，这里不是光的速度，是光的颜色。当我们说波长的时候，我们指的是颜色。当然，除了运动引起的多普勒效应外，还有宇宙学红移。

宇宙到底有多大？ 突然被问到这问题，想必一下子很难回答清楚吧。 宇宙似乎不像普通的事物一样有个大小的限度，而是一直处于膨胀之中。这就是所谓的宇宙宇宙膨胀说。但是，宇宙真的在膨胀吗？有什么证据吗？我们来把它和爱因斯坦的相对论放在一起来解释。 宇宙诞生以来已137亿年！解明进化之史！ 据说宇宙诞生至今已过了137亿年。一下子说137亿年让人很难想象，不如想想这个，太阳诞生于46亿年前，地球也基本在同时期诞生。 也就是说宇宙的年龄是地球的三倍以上。有名的大爆炸宇宙论说的是在137亿年前宇宙在一场巨大的“爆炸”中诞生，这一理论中所提出的宇宙对比现实的宇宙，二者有一致的地方。 大爆炸宇宙论和宇宙的进化过程 宇宙的开端，大爆炸的伊始，所有能量都被压缩在数毫米大小中，宇宙仍处于火球状态。十万分之一秒后，宇宙在膨胀的同时温度逐渐下降，电子、正电子、夸克、光子等基本粒子开始产生。三分钟后，基本粒子互相结合，原子核形成。30万年后，宇宙温度进一步下降，原子开始形成，自由电子数量减少，光可以从宇宙中透出，宇宙开始变亮。10亿年后，物质因引力作用聚集在一起，开始形成原星系和星系团。现在（137亿年后） ， 宇宙仍在持续膨胀，也仍有新的星星在形成。 大爆炸理论的问题在于宇宙的所有质量均从这一个奇点而来，这个密度无限大的点究竟是什么？它是怎么来的？在大爆炸前发生了什么？这些问题现在仍是未解之谜。 宇宙膨胀说的开端是广义相对论 爱因斯坦于1917年开始着手研究宇宙，凭他计算出的宇宙方程式，他意外得出了宇宙会因自重最终坍缩的结论。 爱因斯坦猜想，既然这样无法得出静态宇宙的结论，那么应该有一种与引力相互抵抗的“万有斥力”来使宇宙保持静态。 （顺便一提，在现代宇宙论中，这种万有斥力对应的是暗能量。） 同一年，荷兰天文学家威廉·德西特（Willem de Sitter）从另一个视角——真空进行研究。他得出的惊人结论是，宇宙是因自身携带的物质而持续膨胀的。 这和爱因斯坦最开始得出的结论是完全相反的。但哈勃望远镜在1929年的观测结果为宇宙膨胀说提供了证据。 哈勃望远镜被用于分析从星系深处射出的光线的光谱。它以造父变星为基准测定了20个星系，发现各星系光谱中存在红移，其距离为等比增长。 红移和多普勒效应有何关系？ 红移，指的是光源在远离观测者时，其波长变长，波谱向红光移动的现象。观测时星系呈红色，也就是说它在发出红色的光。 与之相反，观测在逐渐靠近的星系是会观察到它显蓝色。 这一现象与能在生活中观测到的多普勒效应有共同点。 多普勒效应在日常生活中被运用在警车、救护车上。距离离得较近时警报声听起来声音音调较高，距离拉远时听起来音调较低。 这是因为距声源较近时声音的波长较短，逐渐远离时波长变长，光的波长也是如此。 图解：银河：此处指星系，左侧黑字：从距离较近的星系接收到的波长较短，右侧黑字：从距离较远的星系接收到的波长较长 此外，哈勃发现，星系在光谱上的红移和它的距离成正比。这说明，已处在远处的星系正在加速远离我们。 这条有关星系的移动速度和距离间的关系后来被命名为哈勃定律，宇宙膨胀说也拥有了一个强力证据。 宇宙的未来会是怎样？ 上述内容主要是给大家说明了宇宙是在持续膨胀的，那么有人不禁要问了，宇宙会一直这么持续膨胀下去吗？还是说早晚会开始收缩？ 宇宙膨胀的条件是——大爆炸时所产生的张力，大于物质质量所产生的引力（重力）。 换言之，张力大时宇宙会永远保持膨胀，反之引力较大时宇宙终究会迎来收缩的一天。 这两种力势均力敌时会互相抵消，即使宇宙仍在持续膨胀，最终还是会迎来速度逐渐降为零的一天，成为平衡宇宙。 图解：图标题：3种宇宙模型的大小与时间的关系，横轴：时间，纵轴：宇宙的大小，三条曲线从上至下：开放宇宙、平衡宇宙、闭合宇宙 关于宇宙的未来，过去的大部分学者都支持重力最终将占优势，膨胀速度会下降，宇宙迎来收缩。 但在1998年，某宇宙膨胀速度研究小组发现宇宙是自诞生后70亿年才开始加速膨胀的，并把它作为了新的宇宙未来模型。这一张力的原动力被称为暗能量。有一说法称：如果暗能量持续加速增加至无限大时，宇宙中的基本粒子也会因扩张而碎裂。 像这样关于宇宙膨胀及其范围的理论有很多种，而靠现在的科学技术是无法知道宇宙会膨胀到何处的。 由此一来查明暗能量究竟是何物就显得尤为重要了。不过话说回来我们连它是否真的存在都不清楚，也许从此就踏入神之领域也说不定呢。 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3. hideo002-梓现 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处