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多普勒效应

关于这个模拟实验

多普勒效应是一个俯视图，展示运动中的波源发射波前。学生将波源速度以马赫数设定为 0 至 2.5，将波源频率设定为 100 至 800 赫兹，并可显示马赫锥。读数给出前方和后方听到的音调、马赫数和锥半角。它解释了救护车警笛经过时为何音调降低，以及波源达到声速时会发生什么。

学生可以探索什么

  • 提高波源速度，比较“前方听到的”和“后方听到的”读数。
  • 将速度设为马赫 1，观察前方波前的堆积。
  • 在开启“显示马赫锥”的情况下将速度提高到马赫 1 以上，读取锥半角。
  • 改变波源频率，看看哪些读数随之变化。
  • 将速度设为 0，检查两侧音调是否都等于波源频率。

学习目标

  1. 1解释波源运动时观测频率为何会变化。
  2. 2计算运动波源前方和后方听到的频率。
  3. 3描述超音速时马赫锥如何形成。
  4. 4联系锥角与马赫数的关系。

教师常问的问题

多普勒效应模拟免费吗？

是的。它免费，无需注册，可在任何现代浏览器中运行，包括教室电子白板和平板电脑。

警笛靠近时为什么听起来音调更高？

在两次发出波前之间，波源向你靠近，因此波前到达你这里的间距更小。间距越短，频率越高；波源经过后，波被拉开，音调随之降低。

如何使用？

设定马赫数和频率，然后观察波纹。读取前方和后方听到的音调。开启马赫锥，观察马赫 1 以上的冲击波。

什么是马赫锥？

当波源的运动速度超过它所产生的波速时，波前会沿一个锥面相互叠加。其半角满足 sin θ = 波速 / 波源速度。

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