高等教育出版社：《物理学教程》教材电子教案（PPT课件，马文蔚第二版）第十五章 狭义相对论 15-4 光的多普勒效应

*15-4光的多普勒效应 物理学教程 (第二版) 1)爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的 惯性系中都具有相同的表达形式. 2)光速不变原理：真空中的光速是常量，它 与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的 选择。 B一光源 A一光信号探测器 A、B重合时 6 X t=t'=0 x B发出一频率为VB 波数为N的光信号 第十五章狭义相对论

物理学教程 * 15 - 4 光的多普勒效应 （第二版） 第十五章 狭义 相对论 1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的 惯性系中都具有相同的表达形式 . 2）光速不变原理： 真空中的光速是常量，它 与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的 选择. B — 光源 A — 光信号探测器 t  t'  0 A、B 重合时 B 发出一频率为 波数为N 的光信号  B z z' y ' x x' y v  o o' s s' A x B 12 3 6 9 12 3 6 W 9 W

*15-4光的多普勒效应 物理学教程 (第二版) 根据时间延缓可知 △tA △tB V1-B2 6 x 探测器A开始接受信号 X X tin=t+ C S'系测B发信号持续时间 △tB=t'2-t' 探测器A最后接受光信号 S系测B发信号持续时间 x+0△t △tA=t2-t1 L2N =t2+ C 第十五章狭义相对论

物理学教程 * 15 - 4 光的多普勒效应 （第二版） 第十五章 狭义 相对论 2 1 t t' t'  B   S'系测 B 发信号持续时间 A 2 1 t  t t S 系测 B 发信号持续时间 2 B A 1     t t 根据时间延缓可知 探测器A开始接受信号 c x t t 1N  1  探测器A最后接受光信号 c x t t t N     v 2 2 z z' y ' x x' y v  o o' s s' A x B 12 3 6 9 12 3 6 W 9 W

*15-4光的多普勒效应 物理学教程 (第二版) △tA △tB +△t V1-B2 tiN=4+ L2N =12+- C 探测器A接受光信号经历的时间 7 △tAv=t2N-iN=(1+)△tA=(I+B)△tA NA NB=N .VBAIB =VAALAN S系中探测器A接受到的 光信号频率（B离A而去) 光的红移：当光源与探测器相远离时，探测器测 得光的频率要小于光的本征频率， 第十五章狭义相对论

物理学教程 * 15 - 4 光的多普勒效应 （第二版） 第十五章 狭义 相对论 2 B A 1     t t c x t t 1N  1 c x t t t N     v 2 2 探测器 A 接受光信号经历的时间 A 2 1 A A (1 ) t (1 ) t c t t t  N  N  N        v N N N N t t  A  B   B B  A A B 1 2 A 1 1              S系中探测器A接受到的 光信号频率 （B离A而去） 光的红移：当光源与探测器相远离时，探测器测 得光的频率要小于光的本征频率

*15-4光的多普勒效应 物理学教程 (第二版) S系中探测器A接受到的 光信号频率 (B离A而去) B 光的红移：当光源与探测器相远离时，探测器测 得光的频率要小于光的本征频率， 探测器接受到的光信号 1 频率 (B向A运动) VA= 1-B B 谱线的蓝移：当光源与探测器相向运动时，探测 器接受到的频率要大于光的本征频率。 以上二式仅限于光源与探测器沿两者连 线运动的情况. 第十五章狭义相对论

物理学教程 * 15 - 4 光的多普勒效应 （第二版） 第十五章 狭义 相对论 B 1 2 A 1 1              探测器接受到的光信号 频率 （B向A运动） B 1 2 A 1 1              S系中探测器A接受到的 光信号频率 （B离A而去） 光的红移：当光源与探测器相远离时，探测器测 得光的频率要小于光的本征频率. 谱线的蓝移：当光源与探测器相向运动时，探测 器接受到的频率要大于光的本征频率. 以上二式仅限于光源与探测器沿两者连 线运动的情况 . 注意

*15-4光的多普勒效应 物理学教程 (第二版) 例一遥远的星系以很高的速率离地球而去，其光 学谱线发生红移，与本征频率相对应的波长为434nm 的谱线，被地球上的记录仪记录到的波长为600nm. 此星系相对地球运动的速率为多少？ 解设星系发出某一本征谱线的频率和波长为y,入， 地球上的记录仪记录到此谱线的频率和波长为y',入' V=c/ y'=c/ 1/2 1- 1+0C 由VA= 1+B VB 可得2'= \1-0/c 2=434nm,2'=600nm 代入数据得 0=0.31c≈9.3×107ms 第十五章狭义相对论

物理学教程 * 15 - 4 光的多普勒效应 （第二版） 第十五章 狭义 相对论 例 一遥远的星系以很高的速率离地球而去，其光 学谱线发生红移 ，与本征频率相对应的波长为434nm 的谱线 ，被地球上的记录仪记录到的波长为 600nm . 此星系相对地球运动的速率为多少?   434nm , '  600nm 解 设星系发出某一本征谱线的频率和波长为 地球上的记录仪记录到此谱线的频率和波长为  ,.  ' ,'. c c v v    1 1 B '  1 2 A 1 1             由  可得 7 1 0.31 9.3 10 m s  代入数据得 v  c      c   '  c 