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多普勒效應和雷達測速――您身邊的物理


作者:丝瓜app无限播放科技時間:2017-05-19 08:56瀏覽:

    如果你喜歡開車,總有件煩心的事:一不小心就會收到一張罰單,原因是超速。
心中總有這樣的納悶,我看都沒有看到警察,他憑什麽說我超速?唉,且不要著急,請看往下看。
你一定有這樣的經驗,當你站在馬路旁邊,即使沒有去注視路麵上車輛的行駛的情況,單憑耳朵的聽覺判斷,你能感到一輛汽車正在駛過來,或者離你而去。這裏麵當然依靠汽車行駛的聲間是漸強還是漸弱,但細細想想,主要還是根據汽車行駛的車輪聲或剌叭聲調的變化。原來,車輛駛近時,聲音要變尖,也就是說,音調要高些;開過以後,遠離的時候,聲音會越來越低。
為什麽會這樣呢?原來,聲音的形成,首先是由於發聲體的振動,然後在它周圍的空氣中形成了一會疏一會密的聲波,傳到耳朵裏,使耳膜隨著它同樣地振動起來,人們就聽到了聲音。耳膜每秒鍾振動的次數多,人就感到音調高;反之,耳膜每秒鍾振動的次數少,人就感到音調低。照這樣說,聲源發出什麽聲,丝瓜app无限播放聽到的就是什麽調。問題的關鍵在於汽車在怎樣的運動。汽車勻速駛來,輪胎與地麵摩擦產生的聲波傳來時“疏”、“密”、“疏”、“密”是按一定規律,一定距離排列的,可當汽車向你開來時,它把空氣中聲波的“疏”和“密”壓得更緊了,“疏”、“密”的問題更近了,人們聽到的音調也就高了。反之,當汽車離你遠去時,它把空氣中的疏密拉開了,聽到的聲音頻率就小了,音調也就低了。汽車的速度越高,音調的變化也越大。在科學上,丝瓜app无限播放把這種聽到音調與發聲體音調不同的現象,稱為“多普勒效應”。

雷達測速
有趣的是,雷達測速計也正是根據多普勒效應的原理研製出來的。
丝瓜app无限播放知道,小汽車可以開得很快,可是為了保證安全,在某些路段上,交通警察要對車速進行限製。那麽,在汽車快速行進時,交通警察是怎樣知道它們行駛的速度呢?最常用的測速儀器叫雷達測速計,它的外形很象一支大型信號槍,它也有槍筒,手柄、板機等部件,在槍的後麵有一排數碼管。把槍口對準行駛的車輛,一扣板機,一束微波就射向行駛中的車輛。微波是波長很短的無線電波,微波的方向性很好,速度等於光速。微波遇到車輛立即被反射回來,再被雷達測速計接收。這樣一來一回,不過幾十萬分之一秒的時間,數碼管上就會顯示出所測車輛的車速。
它所依據的原理依然是“多普勒效應”。雷達測速計發出一個頻率為1000兆赫的脈衝微波,如果微波射在靜止不動的車輛上,被反射回來,它的反射波頻率不會改變,仍然是1000兆赫。反之,如果車輛在行駛,而且速度很快,那麽,根據多普勒效應,反射波頻率與發射波的頻率就不相同。通過對這種微波頻率微細變化的精確測定,求出頻率的差異,通過計算機就可以換算出汽車的速度了。當然,這一切都是自動進行的。
  雷達測速計的測速範圍大約在每小時24公裏到199公裏之間,測速範圍比較大,精確度也相當高,車速在每小時100公裏時,誤差不會超過1公裏/小時。
  測速雷達朝向公路,可以測量車速,如果指向天空,就可以測雲層的高度,測雲層的速度。當然,要測幾十公裏外,甚至上百公裏外的飛機,也是這個原理,隻不過要向它掃描的空間連續發射微波束,這些微波束遇到飛機再反射回來,已經極其微弱了,要想把它接收到,分辨清並計算出來,就很困難了,這就需要一個龐大的靈敏的雷達。
  除了用微波雷達測速之外,還有一種激光測速儀,因為激光的頻率更高,波長更短,準確性更強,測量也更精密。當然,接收反射波的難度也更大一些



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