第十章 机械波 波动的种类: 机械波:机械振动在弹性介质中的传播过程. 电磁波:交变电磁场在空间的传播过程.

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第十章 机械波 波动的种类: 机械波:机械振动在弹性介质中的传播过程. 电磁波:交变电磁场在空间的传播过程. 第十章 机械波 振动: 于平衡位置,无随波逐流. 波动: 振动的传播过程. 波动的种类: 机械波:机械振动在弹性介质中的传播过程. 电磁波:交变电磁场在空间的传播过程. 物质波:微观粒子的运动, 其本身具有的波粒二象性.

波动的共同特征: 声波 具有一定的传播速度,且都伴有能量的传播。能产生反射、折射、干涉和衍射等现象. 天线发射出电磁波 水波

§10.1 机械波的产生和传播 特征:具有交替出现的波峰和波谷. 一、机械波的产生 1、机械波:机械振动在弹性媒质中的传播。 §10.1 机械波的产生和传播 一、机械波的产生 1、机械波:机械振动在弹性媒质中的传播。 2、机械波产生的条件: (1)要有振源(波源); (2)要有传播振动的弹性媒质。 由弹性力结合的连续媒质 3、横波和纵波 (1)横波:传播方向与振动方向垂直(如:绳上波) 横波有波峰和波谷;只能在固体中传播。 特征:具有交替出现的波峰和波谷.

特征:具有交替出现的密部和疏部. (2)纵波:传播方向与振动方向平行(如:声波) 纵波有疏部和密部;可在固体、液体和气体中传播。 注意:波动只是振动状态在媒质中的传播,不论横波还是纵波,在传播过程中,媒质中各质点并不随波前进,只是在各自的平衡位置附近振动。 ■相位滞后原理:顺波的传播方向,各介质质点相位依次滞后

任一波,例如水波、地表波,都能分解为横波与纵波来进行研究。 水表面的波既非横波又非纵波

(1)波面:t 时刻相位相同的点组成的空间曲面(波阵面) 4、波的几何描述——波面、波线、波前 (1)波面:t 时刻相位相同的点组成的空间曲面(波阵面) 波面 波线 波线 波面 (2)波前:某时刻在最前面的波面 (3)波射线:沿波的传播方向作的射线,简称波线 在各向同性均匀介质中,波线与波面垂直. 可用任意一条波线上的波动情况代表整个波的传播情况。 6

二、 描写波动的物理量 1、波长:同一波线上相邻的、相位差为2π的两质元间的距离。 即一个完整波形的长度.( ) 横波: 相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离; 纵波: 相邻的两个密部(或疏部)之间的距离。 波长反映了波的空间周期性。 2、周期:波前进一个波长的距离所需要的时间 ,或一个完 整的波通过波线上某一点所需要的时间( T ) 周期反映了波的时间周期性。 3、频率:单位时间内波前进距离中所包含的完整波的数 目。( )

4、波速:在波动过程中,某一振动状态在单位时间内传播的 距离叫做波速,也称相速。(u ) 说 明: 仅由波源决定,与媒质无关。 1) 2)波速的大小取决于媒质,与频率无关。 3)波长由波源和媒质共同决定。同一频率的波其波 长将随媒质的不同而不同。 5、波程差对应的相位差 由于波线上单位长度对应的相位差为 ,所以: 波线上相距为 的两点间的相位差 为

§10.2 平面简谐行波 一、平面简谐行波 1、平面简谐行波 §10.2 平面简谐行波 一、平面简谐行波 1、平面简谐行波 在平面波的传播过程中,若波源作简谐振动,媒质中各质元均按余弦(或正弦)规律振动,则此平面波称为平面简谐波。 平面简谐波是一种最简单、最基本的波动过程。 2、平面简谐行波波形曲线--波的图像 描述某时刻,波线上各点位移(广义)分布 对横波:直观给出该时刻波形和波峰、波谷的位置, 波峰 波谷 各质点的位移 各质点平衡位置

注意:波形曲线与振动曲线比较 振动曲线 波形曲线 图形 研究 对象 物理 意义 特征 某质点位移随时间变化规律 A t P t0 T o x  某质点位移随时间变化规律 某时刻,波线上各质点位移随位置变化规律 由振动曲线可知 某时刻 其方向参看下一时刻状况 初相 周期T. 振幅A 由波形曲线可知 该时刻各质点位移 只有t=0时刻波形才能提供初相 波长 , 振幅A 某质点 方向参看前一质点 对确定质点曲线形状一定 曲线形状随t 向前平移

二、平面简谐行波波函数(波动方程的积分形式) 1、波函数:振动量y 随时间、空间的变化规律 在理想无吸收的均匀无限大媒质中,要建立平面简谐波的波函数,只要得到波线上任意点的振动表达式即可。 建立波函数的依据 波的空间、时间周期性 沿波传播方向各质点振动状态(相位)相继落后(滞后效应) 只讨论一维情况: 对平面简谐行波 已知: 波线上任一点O的振动方程 波线上任一点O的振动方程 求: 该平面简谐波波函数

解:以参考点O为坐标原点,波速u的方向为+x, 建立一维坐标。 设P为波线上任意一点,坐标 x 已知坐标原点振动方程 参考点 方法1 O的振动状态传到P所需时间 即 (1)

P点相位比 O 落后 方法2 即 (2) 由于 (1)、(2) 是一致的 由于P点的任意性,所以它的振动规律就反映了波动的整体规律。 (1)、(2) 式称为谐波函数

若波沿x轴负方向传播,则波函数的形式为:

1、 x 确定时(x = x0)为该处质点的振动方程,对应曲线为该处质点振动曲线。 二、 波函数的物理意义 x 确定时 1、 x 确定时(x = x0)为该处质点的振动方程,对应曲线为该处质点振动曲线。 其中: t 确定时 2、 t 确定时(t = t0)为该时刻各质点位移分布,对应曲线为该时刻波形图。 注意:波形图与振动曲线的区别

3、 t, x 都变化时,表示不同时刻,不同平衡位置处各质元的位移情况,即所有质元位移随时间变化的整体情况 —行波。 波函数描述了波形(相位)的传播,速度为u 在△t时间内,整个波形以速度u向前推进了△x=u△t。 波形曲线(波形图)

例10.1、一平面简谐波沿x轴的正方向传播,已知其波函数为 (SI) 求:(1)波的振幅、波长、周期和波速;(2)媒质中质元振动的最大速度;(3) 画出t1=0.0025 s 和 t2=0.005 s 时的波形曲线。 解: (1) 将已知的波函数写成标准形式 将上式与 比较,可得 (2) 媒质中质元的振动速度为 其最大值为

(3) t1=0.0025 s 时,波形表达式为 t2=0.005 s 时,波形表达式为 波形图如下所示: y/m t/s

例10. 2、一平面简谐波以400m/s的波速沿x轴正方向传播。已知坐标原点O处质元的振幅为0. 01m,振动周期为0 例10.2、一平面简谐波以400m/s的波速沿x轴正方向传播。已知坐标原点O处质元的振幅为0.01m,振动周期为0.01s,并且在t=0时刻,其正好经过平衡位置沿正方向运动。求:(1) 波函数;(2) 距原点2m处的质点的振动方程;(3) 若以2m处为坐标原点,写出波函数。 解:(1)由题意,原点处质元在 t=0 时,初始位移 y0=0,初始速度v0>0,根据旋转矢量法得其初相位为 因此O点的振动方程为 所以其波函数为 (2)将x=2m代入波函数,得到2m处质点的振动方程为

例10. 3、一平面简谐波以400m/s的波速沿x轴正方向传播。已知坐标原点O处质元的振幅为0. 01m,振动周期为0 例10.3、一平面简谐波以400m/s的波速沿x轴正方向传播。已知坐标原点O处质元的振幅为0.01m,振动周期为0.01s,并且在t=0时刻,其正好经过平衡位置沿正方向运动。求:(1) 波函数;(2) 距原点2m处的质点的振动方程;(3) 若以2m处为坐标原点,写出波函数。 解:(3)如果坐标原点设在2m处,则x轴正方向x处质点的振动相位落后了 所以新坐标下的波函数为

例10.4、有一平面简谐波沿x方向传播,已知P点的振动规律为 ,在下列四种坐标选择下,写出波函数及距 P 点为 b 的 A 点的振动方程。

解:四种情况下A点的振动都比P点落后,根据相位差可写出它们对应的波函数:(此时A点为任意点,坐标为x) P、A间距为b时,四种情况下A点的振动方程均为: A点相位比P点落后

例10.5、一平面简谐波在t=0时的波形如图(a)所示,在波线上 x=1m 处质元P的振动曲线如图(b)所示。求该平面简谐波的波函数。 y/m x/m 图(a) t/s 图(b) 解: 由图(a)可得 由图(b)可得 由图(b)可知P点处质元在 t = 0 时向下运动,因此波是沿x轴负方向传播的。则对于O点处,t = 0 时: 由旋转矢量法可得O处质元的初相为 所以波函数为

例10.6、一平面简谐波在 t=1s 时的波形如图所示。若已知波的振幅A、波速u 和波长λ,求:(1)该简谐波的波函数;(2)P点处质点的振动方程。 y x 解:(1)由于波沿x轴负方向传播,设波函数为 对于x=0处的质点,在 t=1s 时: 由旋转矢量法: 所以波函数为: (2) 将 代入波函数,得 P点处质点的振动方程为:

§10.3 波动方程与波速 一、波动方程 1、弹性介质中纵波波动方程 取小质元 ab = dx §10.3 波动方程与波速 一、波动方程 1、弹性介质中纵波波动方程 取小质元 ab = dx 体积为dV = sdx, 质量为 dm=sd x 设质元被拉伸形变: 受弹性力 受弹性力 利用胡克定律有: 小质元dx所受合力: 其加速度:

2、柔软弦中的横波波动方程

对位于x与x+△x处的波面所围的体积元作为隔离体,其所受合力: 3、弹性介质中横波波动方程 在x处的剪切应变为 胡克定律 对位于x与x+△x处的波面所围的体积元作为隔离体,其所受合力: 其加速度:

在密度为,扬氏模量为E 的介质传播的纵波的波速公式为 二、波速与介质的关系 一维波动方程 将方程 与上方程比较得弹性介质中的波速: 波速的大小取决于媒质 在密度为,扬氏模量为E 的介质传播的纵波的波速公式为

传播的横波的波速公式为 在同一种固体媒质中,横波波速比纵波波速小些. 弦中横波的波速 在液体和气体中波速为 K为媒质的体变弹性模量; 为质量密度. 在液体和气体只能传播纵波. 理想气体纵波波速 (声速) 为气体的摩尔质量, T为热力学温度; R为摩尔气体常数,  是气体的比热容比. 波速与温度有关 深水波 浅水波 深水波的波速依赖于频率,这种现象称色散.

§10.4 平均能流密度·声强与声压 波的传播过程: (1)振动状态的传播(相位) (2)能量的传播 一、介质中的能量分布 §10.4 平均能流密度·声强与声压 波的传播过程: (1)振动状态的传播(相位) (2)能量的传播 一、介质中的能量分布 以棒内简谐纵波为例: 细长棒,沿x轴放置,密度 、横截面为S。 任取质元dx,质元的体积为 ,质量为 。 (1)质元的动能 设平面纵波的波函数为(设 ): 则质元的振动速度为 质元的振动动能为

(2)质元的势能 波在传播过程中,质元不断受到相邻质元的挤压和拉伸而产生弹性形变,因而具有弹性势能。 假设在 t 时刻,质元左端的振动位移为y,右端的位移为y+dy,则质元的伸长量为dy,其应变为 ① 根据胡克定律 ( Y为杨氏模量) 考虑到 可以得出 又 则质元的弹性势能为 将①式代入,结合 ,整理可得质元的势能为:

(3)质元的总机械能: (4)能量密度: (波场中单位体积的能量) (5)平均能量密度(能量密度在一个周期内的平均值) 说明 ① 的相位、大小均相同;机械能不守恒。 ( 注意与振动能量相区别 ) 所以,波动过程中,某个质元的动能和势能同时达到最大(平衡位置处),也同时达到最小(最大位移处),而总机械能随时间作周期性变化。 ②波动是能量传递的一种方式,能量以速度 u 传播。

二、平均能流密度 1.平均能流密度 平均能流密度 ——单位时间通过垂直于波的传播方向上单位面积的平均能量. 平均能流密度是矢量,方向沿波的传播方向. 简称能流密度,或波强(坡印廷矢量). 2. 波的功率P(平均能流) 功率——单位时间通过截面 S 的平均能量 S与I垂直 P = IS

S与I不垂直, I与S法向成角, P = IS cos  S为任意曲面时 波源功率 [求证]在均匀不吸收能量的媒质中传播的平面波在行进方向上振幅不变. [证明]平面波,在垂直于I方向取两平面 S1=S2 所以,平面波振幅相等: 得证.

对球面波:P1=P2 即 I1 S1=I2 S2 球面波 即振幅与离波源的距离成反比。 球面简谐波的波函数: 3. 各向同性均匀无吸收媒质中波的振幅变化 平面波 柱面波 球面波 S1 S2 S2 S1 S1 S2 S1S2, A1A2

§10.5 惠更斯原理 波的衍射 一、惠更斯原理 荷兰物理学家惠更斯(C.Huygens,1629-1695) 惠更斯提出: §10.5 惠更斯原理 波的衍射 一、惠更斯原理 荷兰物理学家惠更斯(C.Huygens,1629-1695) 惠更斯提出: 媒质中波动传播到达的各点都可以看作是发射子波的波源,在其后的任意时刻,这些子波波面的包络(与所有子波的波前相切的曲面或曲线)就是新的波前,这就是惠更斯原理。

波在传播过程中遇到障碍物时,能够绕过障碍物的边缘前进,这种现象称为波的衍射。 二、 波的衍射 波的衍射 波在传播过程中遇到障碍物时,能够绕过障碍物的边缘前进,这种现象称为波的衍射。 衍射现象是波动的重要特征之一。 波长相同的水波通过宽度不同的窄缝 衍射现象显著与否,与障碍物的大小有关。

靠近狭缝的边缘处,波面弯曲,波线改变了原来的方向,即绕过了障碍物继续前进。 可用惠更斯原理定性解释波的衍射现象 A B 靠近狭缝的边缘处,波面弯曲,波线改变了原来的方向,即绕过了障碍物继续前进。

§10.6 波的叠加和干涉·驻波 一、 波的叠加原理 1、波传播的独立性原理 几列波在空间某点相遇后,每一列波都能独立地保持自己原有的特性(频率,波长,振幅,振动方向)传播,就像在各自的路程中,并没有遇到其他波一样. 2、波的叠加原理 在波相遇区域内,任一质点的振动,为各波单独存在时所引起的振动的合振动. 41

注:此原理只适用于线性行波,对非线性行波(如爆炸)不适用. 重要性:可将任一复杂的线性行波分解为简谐波的叠加. 波的叠加原理的基础是波动方程为线性微分方程 若 y1 、y2 分别是它的解,则 (y1+y2) 也是它的解, 即波动方程遵从叠加原理.

二、 波的干涉 1、干涉现象: 在一定条件下,两波相遇,在媒质中某些位置 的点振幅始终最大,另些位置振幅始终最小, 而其它位置,振动的强弱介乎二者之间,保 持不变,这种现象称为波的干涉现象。

ω 2、产生干涉的条件:  两波源具有相同的频率。 满足上述条件的称为相干波。  两波源具有恒定的相位差。  两波源的振动方向相同。 3、干涉加强、减弱条件: 设有两个频率相同的波源S 1 和S 2 A2 A1 O A ω y1p与y2p的合振动矢量图 传播到 P 点引起的振动为: 在 P 点的振动为同方向同频率振动的合成。 由叠加原理,P 点合振动为:

其中: 每一个空间点对应确定的位相差 干涉加强的条件 干涉减弱的条件 当两波源的初相位相同时,相干条件可写为: 干涉加强 干涉减弱

例10.7、如图所示,S1和S2是两相干波源,相距1/4波长,S1比S2的相位超前 。设两列波在S1、S2连线方向上的强度相同且不随距离变化,问S1、S2连线上在S1外侧各点处的合成波的强度如何?又在S2外侧各点处的强度如何? 解:(1) S1外侧各点以任意点M表示,两波在此相遇时的相位差为: 所以在S1外侧各点的合振幅A=0,波的强度也为零。 (2) S2外侧各点以任意点N表示,两波在此相遇时的相位差为: 所以在S2外侧各点的合振幅A=2A0,合振动强度: 为两波源单独存在时强度的4倍。

求:两波源连线上因干涉而静止的各点位置。 例10.8、在同一媒质中相距为20m 的两平面简谐波源S1 和S2 作同方向,同频率( =100Hz )的谐振动,振幅均为A= 0.05m,点S1 为波峰时,点S2 恰为波谷,波速u = 200m/s 。 求:两波源连线上因干涉而静止的各点位置。 解 选S1 处为坐标原点O,向右为x 轴正方向,设点S1 的振动初相位为零,由已知条件可得波源S1 和S2 作简谐振动的运动方程分别为: S1 发出的向右传播的波的波函数为: S2 发出的向左传播的波的波函数为: 47

所以在两波源的连线上因干涉而静止的点的位置分别为: 因干涉而静止的点的条件为: 化简上式,得: 将 代入,可得: 所以在两波源的连线上因干涉而静止的点的位置分别为: 48

三、 驻波 (驻波是干涉的特例) 1、驻波: 两列振幅相同,而传播方向相反的相干波,其合成 波是驻波。

2、驻波的形成 : 设有两列相干波,振幅相同,初相皆为零,分别沿 x 轴正、负方向传播,选初相位均为零的表达式为: 其合成波称为驻波,其表达式 : 整理可得: 驻波方程 振幅为 随x变化 各点作频率相同、振幅不同的简谐振动 。

3、驻波的特征: (1) 波节和波腹: 波节:振幅为零的点称为波节。 的各点。 即: 波节的位置为: 两相邻波节间的距离 / 2。 波腹:振幅最大的点称为波腹。 的各点。 即: 波腹的位置为: 两相邻波腹间的距离 / 2。 两相邻波节与波腹间的距离/4。 (应用):可用之测量波腹间的距离,来确定波长。

* 在波节两侧点的振动相位相反。同时达到反向 最大或同时达到反向最小。速度方向相反。 分段振动 (2)相位 : 相位为 相位为 结论: * 在波节两侧点的振动相位相反。同时达到反向 最大或同时达到反向最小。速度方向相反。 分段振动 * 两个波节之间的点其振动相位相同。同时达到 最大或同时达到最小。速度方向相同。 (3) 波形: 驻波表达式中不含 项,所以驻波不是行波。 波形不传播。 能量不传播—— “ 驻” 52

当一列波从波疏媒质入射到波密媒质的界面时,反射波在反射点有π 的相位突变,等效于波多走或少走半个波长的波程,这种现象称为半波损失。 四、 半波损失 当一列波从波疏媒质入射到波密媒质的界面时,反射波在反射点有π 的相位突变,等效于波多走或少走半个波长的波程,这种现象称为半波损失。 弹性波:ρu 较大的媒质称为波密媒质; 较小的媒质称为波疏媒质。 波疏媒质 波密媒质 形成的驻波在界面处是波腹。 无半波损失 密 疏 无半波损失 波疏媒质 波密媒质 形成的驻波在界面处是波节。 半波损失 密 疏 半波损失 53

处发生反射,反射点为一自由端,求:(1)反射波的波函数;(2)合成波(驻波)的波函数,并由合成波的波函数说明哪些点是波腹,哪些点是波节? 例10.9 设入射波的波函数为 ,在x=0 处发生反射,反射点为一自由端,求:(1)反射波的波函数;(2)合成波(驻波)的波函数,并由合成波的波函数说明哪些点是波腹,哪些点是波节? 解:(1)依题意,在x=0处反射,因此入射波在反射点的振动方程为 反射方向上任意一点P比反射点落后相位 ,又由于无半波损失,因此反射波的波函数为 (2) 合成波的波函数为 显然, 那些点,振幅最大(2A),即波腹; 的那些点,振幅最小(0),是波节。 54

B O x l1 例10.10、如图所示,已知:O点的振动方程为 求:(1)反射波的波动方程; (2)绳上波的波动方程。

反射波的波动 方程为: 入射波在B点的振动方程 反射波在B点的振动方程 反射波在O点的振动方程 O l1 x B

(2)半波损失取-,则反射波的波动方程为 (2)绳上波的波动方程。 绳上的波为驻波

例10.11 一列沿x轴正方向传播的入射波的波函数为 。该波在距坐标原点O为 x0=5λ处被 一垂直面反射,如图,反射点为一波节。 解 (1)从入射波的波函数可以确定在原点的振动方程为 反射波在O点的振动相位比入射波在O点的振动相位要落后 所以反射波在O点的振动方程为 据此可写出反射波的波函数 58

反射波的波函数为: (2)驻波表达式为 (3)因为原点O和 x0=5λ处均为波节,鉴于相邻波节的间距为λ/2,可知各波节点的坐标为 又两波节之间为一波腹,故波腹点的坐标为

§10.7* 多普勒效应 一、多普勒效应 如果波源或观察者或两者都相对于媒质运动,并且在二者连线方向上有相向或相反的运动分量时,则观察者接收到的频率将不同于波源发出的频率,这种现象称为多普勒效应。 二、三种不同情况下频率的变化 首先区别下面三种频率: 波的频率:单位时间内通过媒质中某点的“完整波” 的 数目。 波源频率:单位时间内波源振动的次数或单位时间内 发出的 “完整波” 的数目。 观察者接收到的频率:观察者在单位时间内接收到的 “完整波”的个数。

表示波源相对于媒质的运动速度。 表示观察者相对于媒质的运动速度。 表示媒质中的波速 三种速度 1、波源相对于媒质静止,观察者以速度vR 相对于媒质运动 波源不动:波的频率 等于波源的频率 。 波在媒质中传播时的波长为  。 ① 观察者以速度vR 接近波源S : 单位时间内波相对于观察者传播的距离: 观察者接收到的频率(单位时间内接收到完整波的个数):

表明: 观察者接收到的频率提高。 ②观察者以速度 vR 离开波源S : 同理可得观察者接收到的频率: 表明: 观察者接收到的频率降低。 特例: 当 时, 即观察者与波面同速运动,接收不到声波。

2、观察者静止,波源相对于媒质以速度 vs 运动 观察者静止:观察者接收到的频率 等于波的频率 。 ①若波源S 以速度vs 接近观察者: 波长: 波传播时, 在同一波线上 两个相邻的相位差为2  的质元之间的距离。 波在媒质中的波长: 波的频率为: 波被挤压

由于观察者不动,则观察者接收到的频率等于波的频率 : 表明: 观察者接收到的频率升高。 ②若波源S 以速度vs 离开观察者, 同理可得观察者接收到的频率: 表明: 观察者接收到的频率降低。

3、波源和观察者同时相对媒质运动: ①当波源和观察者相向运动时: 观察者接受到的频率为: ②当波源和观察者彼此离开时, 观察者接受到的频率为:

多普勒效应的应用  利用声波的多普勒效应可以测定流体的流速、振动体的 振动和潜艇的速度  用来报警和监测车速  在医学上,如做超声心动、多普勒血流仪。 马赫波:当波源的速度超过波的速度时,波源前方不可能有任何波动产生。如 冲击波。

例10.12、当汽车迎着一固定波源驶来时,波源向汽车发射频率 为 100kHz的超声波。相对波源静止的观察者测得从汽车反射回 来的超声波的频率为110KHz。已知空气中声速u=340 m /s。 求:汽车行驶的速度v。 解: [第一步] 波 源:固定波源;静止 观察者:汽车;向着波源运动。速度为v 。 根据 所以汽车接收到的频率: [第二步] 波 源:汽车;向着观察者运动。 汽车发出的波的频率 即是它接收到的频率 观察者:人(接收器),静止。 根据 解得

例10.13、图中A、B为两个汽笛,其频率均为500Hz,A是静止 的,B是以60m/s的速率向右运动。在两个汽笛之间有一观察者O, 以30m/s的速率也向右运动。已知空气中的声速为330m/s,求: (1)观察者听到来自A的频率; (2)观察者听到来自B的频率; (3)观察者听到的拍频。 解:在式 中 已知 u=330m/s,vsA=0, vsB=60m/s,vR=30m/s, s=500Hz (1)由于观察者远离波源A运动,vR前应取负号,观察者 听到来自A的频率为 (2)观察者向着波源B运动,vR前取正号;而波源远离观察 者运动,vsB前也取正号,故观察者听到自B的频率为 (3)拍频

[例10.14] 如图表示用超声波多普勒效应测血球速度。换能器T发射超声波射于血球,并接受反射波. 试研究如何用此仪器测出血球速度大小. [解] 声波从换能器T射向血球C,换能器和血球分别为静止波源和运动的观察者,血球接受到的频率为 (1) v和v血各表示声波在静止介质中的波速和血球速率,为T与血球C连线与血球速度夹角,为超声波发射频率.

换能器接受到的频率 (2) 由(1)和(2)得 换能器发出的和接受到的频率之差(多普勒频移) 血球速率为