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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(xué)家,數(shù)學(xué)家和天文學(xué)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(gè)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?cè)?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(dāng)然,按照家庭的傳統(tǒng)會(huì)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(dāng)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(xué)然后進(jìn)入了林茨中學(xué)。 1822 年他開始在維也納工學(xué)院學(xué)習(xí),他在數(shù)學(xué)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(xué), 然后去維也納大學(xué)學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué),力學(xué)和天文學(xué)。

      當(dāng)多普勒在 1829 年在維也納大學(xué)學(xué)習(xí)結(jié)束的時(shí)候,他被任命為高等數(shù)學(xué)和力學(xué)教授助理,他在四年期間發(fā)表了四篇數(shù)學(xué)論文。之后又當(dāng)過工廠的會(huì)計(jì)員,然后到了布拉格一所技術(shù)中學(xué)任教,同時(shí)任布拉格理工學(xué)院的兼職講師。到了1841年,他才正式成為理工學(xué)院的數(shù)學(xué)教授。多普勒是一位嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋煛K?jīng)被學(xué)生投訴考試過于嚴(yán)厲而被學(xué)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(xué)成就使他聞名于世。1850年,他獲委任為維也納大學(xué)物理學(xué)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(dǎo)出當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的波頻會(huì)改變。他試圖用這個(gè)原理來解釋雙星的顏色變化。雖然多普勒誤將光波當(dāng)作縱波,但多普勒效應(yīng)這個(gè)結(jié)論卻是正確的。多普勒效應(yīng)對(duì)雙星的顏色只有些微的影響,在那個(gè)時(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們讓一些樂手在火車上奏出樂音,請(qǐng)另一些樂手在月臺(tái)上寫下火車逐漸接近和離開時(shí)聽到的音高。實(shí)驗(yàn)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(xué)家觀察到遙遠(yuǎn)星體光譜的紅移現(xiàn)象,可以計(jì)算出星體與地球的相對(duì)速度;警方可用雷達(dá)偵測車速等。

    研究

      多普勒的研究范圍還包括光學(xué)、電磁學(xué)和天文學(xué),他設(shè)計(jì)和改良了很多實(shí)驗(yàn)儀器,例如光學(xué)儀器。多普勒才華橫溢,創(chuàng)意無限,腦里充滿各種新奇的點(diǎn)子。雖然不是每一個(gè)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?yàn)楣庠春陀^測者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動(dòng)的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高 (藍(lán)移 (blue shift))。在運(yùn)動(dòng)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(lán)移的程度,可以計(jì)算出波源循著觀測方向運(yùn)動(dòng)的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運(yùn)動(dòng)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(dòng)現(xiàn)象 (包括光波) 都存在多普勒效應(yīng)。

    多普勒的貢獻(xiàn)

    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(yuǎn)處開來。多普勒注意到:火車在靠近他們時(shí)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(yuǎn)去,笛聲響度逐漸變?nèi),直到消失。這個(gè)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(huì)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(dāng)觀察者與聲源相對(duì)靜止時(shí),聲源的頻率不變;然而觀察者與聲源之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),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(duì)運(yùn)動(dòng)決定了觀察者所收到的聲源頻率。

      多普勒不僅注重科學(xué)理論,而且善于運(yùn)用實(shí)驗(yàn)去反復(fù)證明實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

      多普勒的這一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),被人們稱為“多普勒效應(yīng)”,當(dāng)時(shí)是將“多普勒效應(yīng)”光學(xué)與聲學(xué)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(xué)和 光學(xué)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(xué)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(huì)評(píng)價(jià)

      作為一名科學(xué)家,多普勒為世界貢獻(xiàn)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(xué)謎底。

    多普勒應(yīng)用

    BabyFun多普勒胎音儀

      主要特點(diǎn):

      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(jī)為一體式微型設(shè)計(jì),輕便、靈巧、美觀時(shí)尚,隨時(shí)隨地都可監(jiān)聽;

      3、特選優(yōu)質(zhì)立體聲耳機(jī),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(bào)警,安全、可靠;

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

      7、獨(dú)特的雙耳機(jī)插孔配置,使得準(zhǔn)爸爸、準(zhǔn)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(shí)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(jì)念;

      9、胎心儀重量僅為約56克(包括電池),體型跟普通手機(jī)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(hào)進(jìn)行處理后,再通過耳機(jī)或通過音頻輸出線接音箱還原出來。

      3、LCD顯示胎心率瞬時(shí)值:

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

      4、報(bào)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(shí)間超過3秒后,LCD顯示心形報(bào)警指示:

      a) (50~99)次/min;

      b) (161~210)次/min。

     。2)當(dāng)電量不足時(shí),LCD能顯示電池形報(bào)警指示。

      技術(shù)參數(shù):

      1、連續(xù)工作時(shí)間: ≥8小時(shí)

      2、輸出超聲功率: <26mW

      3、空間峰值時(shí)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(xué)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(dāng)聲源與接收體(即探頭和反射體)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),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(jìn)行多普勒信號(hào)處理,把自相關(guān)技術(shù)獲得的血流信號(hào)經(jīng)彩色編碼后實(shí)時(shí)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(diǎn),又同時(shí)提供了血流動(dòng)力學(xué)的豐富信息,實(shí)際應(yīng)用受到了廣泛的重視和歡迎,在臨床上被譽(yù)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(hào),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(duì)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(diǎn)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。

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