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  • 克里斯蒂安·多普勒

    克里斯蒂安·多普勒

    奧地利物理學家,數(shù)學家和天文學家多普勒 ,克里斯琴·約翰(Doppler, Christian Johann)1803年11月29日出生于奧地利的薩爾茨堡 (Salzburg)。1842年,他因文章 "On the Colored Light of Double Stars" “多普勒效應(yīng)”(Doppler Effect),而聞名于世。1853年3月17日,多普勒與世長辭。


    個人履歷

      從 1674年開始,克里斯琴·多普勒家族在奧地利的薩爾茨堡從事的石匠生意日漸興隆。他們在 Hannibal Platz“現(xiàn)名 Makart Platz”靠近河畔的地方建造了很好的房子,多普勒就 在這所房子里出生。當然,按照家庭的傳統(tǒng)會讓他接管石匠的生意。 然而他的健康狀況一直不好而且相當虛弱,因此他沒有從事傳統(tǒng)的家族生意。

      多普勒在薩爾茨堡上完小學然后進入了林茨中學。 1822 年他開始在維也納工學院學習,他在數(shù)學方面顯示出超常的水平,1825 年他以各科優(yōu)異的成績畢業(yè)。在這之后他回到薩爾茨堡,在Salzburg Lyceum教授哲學, 然后去維也納大學學習高等數(shù)學,力學和天文學。

      當多普勒在 1829 年在維也納大學學習結(jié)束的時候,他被任命為高等數(shù)學和力學教授助理,他在四年期間發(fā)表了四篇數(shù)學論文。之后又當過工廠的會計員,然后到了布拉格一所技術(shù)中學任教,同時任布拉格理工學院的兼職講師。到了1841年,他才正式成為理工學院的數(shù)學教授。多普勒是一位嚴謹?shù)睦蠋。他曾?jīng)被學生投訴考試過于嚴厲而被學校調(diào)查。繁重的教務(wù)和沉重的壓力使多普勒的健康每況愈下,但他的科學成就使他聞名于世。1850年,他獲委任為維也納大學物理學院的第一任院長,可是他在三年后1853 年3月17日在意大利的威尼斯去世,年僅四十九歲。

      著名的多普勒效應(yīng)首次出現(xiàn)在1842年發(fā)表的一篇論文上。多普勒推導出當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的波頻會改變。他試圖用這個原理來解釋雙星的顏色變化。雖然多普勒誤將光波當作縱波,但多普勒效應(yīng)這個結(jié)論卻是正確的。多普勒效應(yīng)對雙星的顏色只有些微的影響,在那個時代,根本沒有儀器能夠量度出那些變化。不過,從1845年開始,便有人利用聲波來進行實驗。他們讓一些樂手在火車上奏出樂音,請另一些樂手在月臺上寫下火車逐漸接近和離開時聽到的音高。實驗結(jié)果支持多普勒效應(yīng)的存在。多普勒效應(yīng)有很多應(yīng)用,例如天文學家觀察到遙遠星體光譜的紅移現(xiàn)象,可以計算出星體與地球的相對速度;警方可用雷達偵測車速等。

    研究

      多普勒的研究范圍還包括光學、電磁學和天文學,他設(shè)計和改良了很多實驗儀器,例如光學儀器。多普勒才華橫溢,創(chuàng)意無限,腦里充滿各種新奇的點子。雖然不是每一個構(gòu)想都行得通,但往往為未來的新發(fā)現(xiàn)提供線索。(TWG)

    多普勒效應(yīng)

      輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產(chǎn)生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高 (藍移 (blue shift))。在運動的波源后面,產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長,頻率變得較低 (紅移 (red shift))。波源的速度越高,所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅 / 藍移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速,否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現(xiàn)象 (包括光波) 都存在多普勒效應(yīng)。

    多普勒的貢獻

    多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)

      一天,多普勒帶著他的孩子沿著鐵路旁邊散步,一列火車從遠處開來。多普勒注意到:火車在靠近他們時笛聲越來越刺耳,然而就在火車通過他們身旁的一剎那,笛聲聲調(diào)突然變低了。隨著火車的遠去,笛聲響度逐漸變?nèi),直到消失。這個平常的現(xiàn)象吸引了多普勒的注意,他思考:為什么笛聲聲調(diào)會變化呢?他抓住問題,潛心研究多年。

    克里斯蒂安·多普勒

      通過研究他發(fā)現(xiàn),當觀察者與聲源相對靜止時,聲源的頻率不變;然而觀察者與聲源之間相對運動時,則聽到的聲源頻率發(fā)生變化。最后他總結(jié):觀察者與聲源的相對運動決定了觀察者所收到的聲源頻率。

      多普勒不僅注重科學理論,而且善于運用實驗去反復證明實驗結(jié)論。

      多普勒的這一個重大發(fā)現(xiàn),被人們稱為“多普勒效應(yīng)”,當時是將“多普勒效應(yīng)”光學與聲學聯(lián)系起來的。在《論雙星的色光》中,他從理論上論證了“多普勒效應(yīng)”。多普勒還用此理論研究了光行差。

    今天的多普勒效應(yīng)

      多普勒之后,人們發(fā)現(xiàn)他這一理論不僅在 聲學和 光學適用,在 電磁波等研究領(lǐng)域也有廣泛的用途。比如說, 美國天文學家 哈勃所發(fā)現(xiàn)的天體 紅移現(xiàn)象就是在“多普勒效應(yīng)”的基礎(chǔ)上誕生的。

    社會評價

      作為一名科學家,多普勒為世界貢獻巨大。

      他擁有敏銳的洞察力,迅速的反應(yīng)力。

      他用智慧連接了尷尬的光與聲,解開了纏繞的頻率之謎。

      他是一頭牛,用壓不彎的背脊馱給后人無數(shù)段神奇的科學謎底。

    多普勒應(yīng)用

    BabyFun多普勒胎音儀

      主要特點:

      1、采用超聲多普勒技術(shù),劑量低,無輻射,真健康;

      2、家用型產(chǎn)品,探頭和主機為一體式微型設(shè)計,輕便、靈巧、美觀時尚,隨時隨地都可監(jiān)聽;

      3、特選優(yōu)質(zhì)立體聲耳機,音質(zhì)清晰,音量大小可調(diào);

      4、高精度LCD液晶屏幕顯示胎心率值;

      5、胎心音異常報警,安全、可靠;

      6、采用兩節(jié)7號堿性電池供電,可連續(xù)工作8小時以上;

      7、獨特的雙耳機插孔配置,使得準爸爸、準媽媽可以共同聆聽胎心音;

      8、具有音頻輸出功能,在監(jiān)聽胎心音的同時可接駁MP3/MP4、電腦等錄音設(shè)備,把寶寶的胎心音刻錄成光盤作為寶寶成長的紀念;

      9、胎心儀重量僅為約56克(包括電池),體型跟普通手機大小一樣,方便隨身攜帶。

      功能描述: 1、適合使用范圍:適用于懷孕12周后

      2、檢測胎心音:

      胎音儀通過其超聲探頭將接收的胎兒心跳信號進行處理后,再通過耳機或通過音頻輸出線接音箱還原出來。

      3、LCD顯示胎心率瞬時值:

      F20型超聲多普勒胎音儀能顯示胎兒心率瞬時值。該值是儀器內(nèi)置的微電腦依據(jù)采集到的某一短時間段的數(shù)據(jù)進行計算得出。

      4、報警功能:

     。1)F20型超聲多普勒胎音儀在下列異常胎心率顯示值范圍內(nèi),且持續(xù)時間超過3秒后,LCD顯示心形報警指示:

      a) (50~99)次/min;

      b) (161~210)次/min。

      (2)當電量不足時,LCD能顯示電池形報警指示。

      技術(shù)參數(shù):

      1、連續(xù)工作時間: ≥8小時

      2、輸出超聲功率: <26mW

      3、空間峰值時間峰值聲壓: <8.6kPa

      4、額定聲工作頻率 : 2.5MHz

      5、距聽診探頭200mm處的綜合靈敏度: ≥100dB

    多普勒彩超

      聲波的多普勒效應(yīng)也可以用于醫(yī)學的診斷,也就是我們平常說的彩超。彩超簡單的說就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒,首先說說超聲頻移診斷法,即D超,此法應(yīng)用多普勒效應(yīng)原理,當聲源與接收體(即探頭和反射體)之間有相對運動時,回聲的頻率有所改變,此種頻率的變化稱之為頻移,D超包括脈沖多普勒、連續(xù)多普勒和彩色多普勒血流圖像。彩色多普勒超聲一般是用自相關(guān)技術(shù)進行多普勒信號處理,把自相關(guān)技術(shù)獲得的血流信號經(jīng)彩色編碼后實時地疊加在二維圖像上,即形成彩色多普勒超聲血流圖像。由此可見,彩色多普勒超聲(即彩超)既具有二維超聲結(jié)構(gòu)圖像的優(yōu)點,又同時提供了血流動力學的豐富信息,實際應(yīng)用受到了廣泛的重視和歡迎,在臨床上被譽為“非創(chuàng)傷性血管造影”。

    激光多普勒測速儀

       激光多普勒測速儀(Laser Doppler Anemometry, LDA)是 測量通過激光探頭的示蹤粒子的多普勒信號,再根據(jù)速度與多普勒頻率的關(guān)系得到速度。由于是激光測量,對于流場沒有干擾,測速范圍寬,而且由于多普勒頻率與速度是線性關(guān)系,和該點的溫度,壓力沒有關(guān)系,是目前世界上速度測量精度最高的儀器。

    TAGS: 物理學家
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