Q&A

<正>Q:光速永远是最快的吗?引力之类的是否会让光减速?A:根据相对论,没有任何物体或信息的运动速度可以超过真空中的光速。物体的引力只会改变空间的"形状",不会使得光传播的速度改变,它仍然以最高速度和最短路径通过空间。当背景光源发出的光在星系、星系团及黑洞之类具有较强引力的天体附近经过时,光线会像通过透镜一样发生弯曲,产生可以观测到的引力透镜效应。但是通常情况下,光并不是在真空而是在介质中传播的,此时光传播的速度就不再是真空中的光速,而是和介质的折射率有关的一个小于真空光速的速度了。     

罗普勒效应的相对论方程

罗普勒效应是各种波都有的一种重要现象。本文就光波的罗普勒效应的相对论方程作以推导。我们知道在声波的罗普勒效应中,对于一定的声速V,如果声源或收听者相对于介质(如空气)运动,或两者都相对于介质运动,这时收听者接收到的频率f′和声源的频率f_0是     

三个实验数据证明光是介质波

光电效应的能量与频率成正比、光速与介质有关、光速与光源速度无关这三个实验数据均可以证明光不可能是物质波,只可能是介质波,光介质以太肯定存在。由于光电效应源于电磁感应,故光电效应实验反而可以证明光是波,不具备粒子性,故波粒二象性不成立。光的横波源于原子对光的反射形成的横波分量,光的本质是纵波,横波只有光在物体中传播时才产生,光在真空中传播时没有横波分量,以太是流质而非固体,迈克耳孙-莫雷实验的前提条件不成立。     

DTY—1型胎儿心动音听诊器简介

超声波传入机体内部遇到脏器等反射回来,如声源和反射体之间有相对运动,就会使入射波与反射波之间发生频率变化△f,这就叫做起声都卜勒效应。医学上利用这一原理可以测定血流速度和一切运动脏器的活动情况。利用都卜勒原理探测胎儿心脏搏动情况,和用一般听诊器听胎儿心音相比,灵敏度高,杂音干扰小,不仅可以早期检测胎儿存活,鉴别正常妊娠与葡萄胎,且可以在临产前作分娩     

多普勒效应教学研究

在多普勒效应教学中,利用波源与观察者之间的相对运动,对波源和观察者建立不同的坐标系,写出不同坐标系波函数的表达式;根据波传播过程中在两个坐标系中有相同的相位,分析导出多普勒效应,并引伸至相对论下的多普勒效应。     

声频谱测井仪器的研制和野外实验

研制成功的声频谱测井仪器在井下发射和接收三种频率的声波信号,其中发射和接收20kHz声波信号的声系有一个发射和四个接收探头,源距为2.1~2.568m,间距为0.156m;发射和接收40kHz声波信号的声系由一个发射和两个接收探头组成,源距1.0~1.5m,间距0.5m;发射和接收10kHz声波信号的声系由一个发射和两个接收探头组成,源距为2.168~2.668m,间距0.5m.用三种不同的频率的声波进行测量记录目的是获得井壁径向深度不同处介质的声学信息,而且不同频率的声波信号在岩石中传播过程中频谱变化也是井壁岩层的可用声学信息.在井下的信息采集、数据传输、地面记录和监控全部由计算机控制.该仪器已经在大庆油田的三口井中成功的进行了野外实验.     

分布式光纤传感器系统测量原理

光在光纤中传播.光与介质中光学声子、声学声子发生碰撞,会产生后向散射的光,这些后向散射的光的频率、强度均会发生改变。其改变量的大小与折射率等有关,而折射率等因素受光纤的应变、温度的影响。     

电磁波在高速运动金属板面上的反射

本文依据狭义相对论的基本观点,从特殊洛仑兹变换中的四维波矢量出发,研究了真空中的单色平面电磁波入射到高速运动金属板面上的反射现象,导出了反射规律。并对特殊情况下的问题作了一些讨论。 众所周知,真空中传播的单色平面电磁波入射到相对观察者静止的理想导体板面上时,其反射规律为     

水平变化波导中多声源问题的耦合简正波解

本文提出了一种精确、高效的耦合简正波方法,用于求解水平变化波导中多个声源存在时的声传播问题.为了处理多声源问题,修改了全局矩阵矩阵耦合简正波方法中的线性系统方程.修改线性系统方程所增加的计算量可以忽略不计,因此当多个声源存在于水平变化波导时,通过一次性求解修改后的线性系统方程能够高效地得到声场解.数值结果表明,该方法具有极高的计算精度,并且能够处理现有声传播模型不能高效解决的某些多声源问题.该模型可提供声场的标准解,用于验证其它声传播模型处理多声源问题的计算精度.此外,该模型可应用于三维声传播建模,来处理声源阵产生的波束在实际波导中的传播和散射问题.     

多普勒效应的仿真研究

根据多普勒频移理论,应用MATLAB软件编程,模拟声信号发射与接收的频率变化,通过改变观察者的运动速度、波源的运动速度、以及同时改变两者的运动速度及其方向,观察到了频率移动的相应变化。这种方法作为辅助教学手段,有助于学生更加深刻地理解多普勒频移的特征和规律,提高教学质量。     

横向多普勒效应

一、引言奥地利物理学家多普勒(christian Johann Doppler)1803年11月29日生于萨尔斯堡。曾任维也纳大学教授和物理研究所所长。1842年他发表了一篇著名的论文,从理论上证明,当光(或声)离去时,接收到的频率变小;当光(或声)接近时,接收到的频率变大。后来在物理学中将这一物理现象称为多普勒效应。1835年荷兰物理学家巴勒     

声光调制的光学双稳态实验研究

本文论述了双声-光调制,位相延迟等构成的一种新的双稳态系统,并对声-光调制及光信号的接收、调制的相位延迟和利用副载波调制激光光强载波的机制进行了实验。声-光调制器:某些晶体和液体由于机械形变会显出折射率的改变,声波和超声波通过此种介质时,会使介质密度呈疏密交替变化,从而引起折射率相应变化。某一时刻的折射率分布决定于该时刻的声场分布,但对从侧面入射而通过介质的光束而言,由于光速很大,在光通过声束的时间间隔内,声波场变动极小,可视为不变。因此,介质成为一位相光栅,光束通过后发生衍射现象。当超声频率较低,光束垂直于声波传播方向入射,并且通过声束程长较     

关于高速运动物体远视形象的转角问题

高速运动物体远视形象的转角问题可以用光行差现象解释。本文基于相对论的时间变换,结合光传播的物理过程,对于与物体运动方向相垂直的远视形象的转角问题进行了具体论证。在洛伦兹变换的基础上,由于光速的有限值,对视觉效应考虑两方面的修正。首先,在光传播过程的时差引起光行差,即纵坐标差导致横坐标的修正;其次,由于同时性的相对性,横坐标差也导致纵坐标的修正。在光的传播速度与物体运动速度构成的平面内物体的截面,其视觉形象发生一个转角,它仅与物体运动速度有关,在垂直于运动方向的远视条件下这个截面是一个无变形的纯转动。     

沿任意方向运动多层介质内电磁波能流密度间的传递关系

基于沿任意方向运动坐标系间的Lorentz变换矩阵,以及电磁场的状态方程和本构关系,得到了平面波入射下多层运动介质任意方向运动时电磁波的传播特征.结果表明:沿任意方向运动多层介质内,每层介质层的能流密度与其相对折射率、相对磁导率和运动速度有关,任意第l层和第l+1层电磁波能流密度的表达式有传递关系.     

高速公路隧道内噪声声场分布特性

针对某高速公路隧道,把隧道壁及路面设置为全反射边界条件,以点声源作为基本噪声源建立了足尺有限元分析模型。利用LMS Virtual Lab软件对模型进行有限元分析,对隧道内声传播介质——空气进行声传播计算,研究了点声源条件下隧道内声场的分布特性及声源频率和位置对声场分布的影响。研究结果表明:公路隧道内噪声主要分为两大区域分布,贴近界面呈明显的规律性声压叠加与消减的声场紊乱区及远离界面的声场稳定区。声源频率从250Hz逐步增加到1 000Hz时,紊乱区的范围由距离隧道壁2.3m以内范围向0.7m以内递减;声源位置不同时,仅影响到声源附近5m范围内的声场,隧道内整体声场仍符合前述分布规律。参数分析表明隧道内噪声场主要分为平均声压级较高的紊乱区和较低的稳定区两大区域,声源频率会影响两区域分布范围,声源位置仅能影响声源附近小范围声场分布,对隧道整体声场影响不大。     

关于多普勒效应的进一步讨论

讨论了波源和观察者不在同一直线上运动时的非相对论多普勒效应,得出了计算非相对论多普勒频移的普遍公式。     

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度,给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例,计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减,场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减。     

平面脉冲声波在多孔介质中传播的频移

利用传递函数,得到了平面脉冲声波在传播过程中任意位置处频谱的计算方法,用这种方法可以评价脉冲声波的主频偏移程度。给出了多孔介质中脉冲快纵波主频偏移的数值计算实例。计算结果表明,在一个有限的频带内,介质的声衰减与频率近似成线性关系,脉冲声波的主频偏移与介质的衰减、场点距声源的距离呈正比。该结果有利于利用脉冲声波的主频偏移来评价介质的声衰减     

民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/OGV之间两段声衬的设计。首先选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数,然后在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明,所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源和低阶BPF其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。     

基于多普勒效应的单声源速率测定算法研究

应用多普勒效应原理,实现了对固定频率、匀速运动的单声源的速率测定.利用MATLAB拟合了固定传感器接收到的该声源运动时的声音信号,用Hilbert变换得到了该信号的瞬时频率,并以离散时间域的多普勒效应为目标函数,采用非线性最小二乘拟合得到其速率.算法采用小波分析及经验模态分解(EMD)方法分别对原始声音信号和瞬时频率进行去噪.实验结果表明,该算法精度较高,是一种可行的方法.