各類生活中常見的效應(yīng)

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多普勒效應(yīng)（Doppler effect  ）

生活中有這樣一個(gè)有趣的現(xiàn)象：當(dāng)一輛救護(hù)車迎面駛來(lái)的時(shí)候，聽到聲音比原來(lái)高；而車離去的時(shí)候聲音比原來(lái)低。你可能沒有意識(shí)到，這個(gè)現(xiàn)象和醫(yī)院使用的彩超同屬于一個(gè)原理，那就是“多普勒效應(yīng)”。

雖然不像蘋果砸到牛頓頭上，激發(fā)“萬(wàn)有引力”的靈感那么神奇，多普勒效應(yīng)也是一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)。1842年奧地利一位名叫多普勒的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家。一天，他正路過鐵路交叉處，恰逢一列火車從他身旁馳過，他發(fā)現(xiàn)火車從遠(yuǎn)而近時(shí)汽笛聲變響，音調(diào)變尖，而火車從近而遠(yuǎn)時(shí)汽笛聲變?nèi)酰粽{(diào)變低。他對(duì)這個(gè)物理現(xiàn)象感到極大興趣，并進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)這是由于振源與觀察者之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者聽到聲音頻率不同于振源頻率的現(xiàn)象。這就是頻移現(xiàn)象。因?yàn)椋曉聪鄬?duì)于觀測(cè)者在運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者所聽到的聲音會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)聲源離觀測(cè)者而去時(shí)，聲波的波長(zhǎng)增加，音調(diào)變得低沉，當(dāng)聲源接近觀測(cè)者時(shí)，聲波的波長(zhǎng)減小，音調(diào)就變高。音調(diào)的變化同聲源與觀測(cè)者間的相對(duì)速度和聲速的比值有關(guān)。這一比值越大，改變就越顯著，后人把它稱為“多普勒效應(yīng)”。

產(chǎn)生原因

聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。當(dāng)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率會(huì)改變．在單位時(shí)間內(nèi)，觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，即接收到的頻率增大．同樣的道理，當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源，觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，即接收到的頻率減小．

醫(yī)學(xué)應(yīng)用

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(shuō)的彩超。彩超簡(jiǎn)單的說(shuō)就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先說(shuō)說(shuō)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”。

為了檢查心臟、血管的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，了解血液流動(dòng)速度，可以通過發(fā)射超聲來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于血管內(nèi)的血液是流動(dòng)的物體，所以超聲波振源與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的血液間就產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。血管向著超聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長(zhǎng)被壓縮，因而頻率增加。血管離開聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，因而在單位時(shí)向里頻率減少。反射波頻率增加或減少的量，是與血液流運(yùn)速度成正比，從而就可根據(jù)超聲波的頻移量，測(cè)定血液的流速。

我們知道血管內(nèi)血流速度和血液流量，它對(duì)心血管的疾病診斷具有一定的價(jià)值，特別是對(duì)循環(huán)過程中供氧情況，閉鎖能力，有無(wú)紊流，血管粥樣硬化等均能提供有價(jià)值的診斷信息。

超聲多普勒法診斷心臟過程是這樣的：超聲振蕩器產(chǎn)生一種高頻的等幅超聲信號(hào)，激勵(lì)發(fā)射換能器探頭，產(chǎn)生連續(xù)不斷的超聲波，向人體心血管器官發(fā)射，便產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，當(dāng)超聲波束遇到運(yùn)動(dòng)的臟器和血管時(shí)，反射信號(hào)就為換能器所接受，就可以根據(jù)反射波與發(fā)射的頻率差異求出血流速度，根據(jù)反射波以頻率是增大還是減小判定血流方向。為了使探頭容易對(duì)準(zhǔn)被測(cè)血管，通常采用一種板形雙疊片探頭。