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多普勒效應

關於這個模擬實驗

多普勒效應以俯視圖展示一個發射波前的移動波源。學生可以把波源速率設定為馬赫數 0 至 2.5，波源頻率設定為 100 至 800 Hz，並可顯示馬赫錐。讀數顯示前方及後方所聞的音調、馬赫數及圓錐半頂角。此模擬解釋救護車警號經過時為何音調會下降，以及波源達到聲速時會發生什麼事。

學生可以探索什麼

  • 提高波源速率，並比較「前方所聞」和「後方所聞」的讀數。
  • 把速率設為馬赫數 1，觀察前方的波前堆疊起來。
  • 開啟「顯示馬赫錐」，把速率提高至馬赫數 1 以上，並讀取圓錐半頂角。
  • 改變波源頻率，看看哪些讀數會隨之按比例改變。
  • 把速率設為 0，檢查兩邊所聞的音調是否都等於波源頻率。

學習目標

  1. 1解釋為什麼波源移動時，觀測到的頻率會改變。
  2. 2計算移動波源前方和後方所聞的頻率。
  3. 3描述超音速時馬赫錐如何形成。
  4. 4說明圓錐角與馬赫數的關係。

教師常問的問題

多普勒效應模擬是免費的嗎？

是。它免費使用，無需註冊，並可在任何現代瀏覽器上運行，包括課室電子白板和平板電腦。

救護車警號為什麼在駛近時音調較高？

波源在發出相鄰波前之間向你移近，因此波前的間距縮短。間距越短，頻率越高；波源經過後，波會拉開，音調便隨之下降。

我應如何使用？

設定馬赫數和頻率，然後觀察波環。讀取前方及後方所聞的音調。開啟馬赫錐，以觀看馬赫數 1 以上的衝擊波。

什麼是馬赫錐？

當波源的移動速度超過它所產生的波的速度時，波前會沿著一個圓錐重疊。圓錐半頂角滿足 sin θ = 波速 / 波源速率。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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