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都卜勒公式

都卜勒效應是一個描述波源觀察者之間相對運動時,觀察者接收到的波頻率變化的原理。這個效應廣泛適用於各種波,包括光波聲波等。以下是都卜勒效應的一些關鍵公式:

通用公式:

( f' = f \left( \frac{1 + \frac{v}{V}}{1 - \frac{u}{V}} \right) )

其中 ( f' ) 是觀察者接收到的頻率,( f ) 是波源發出的頻率,( v ) 和 ( u ) 分別是觀察者和波源相對於媒介的速度,( V ) 是波在媒介中的傳播速度。

特殊情況下的公式:

光波:( f' = \left( \frac{c - v}{c + v} \right)^{1/2} f )。

聲波:( f_o = \left( \frac{v + v_r}{v - v_s} \right) f_s ),其中 ( f_o ) 是觀察者接收到的頻率,( f_s ) 是聲源發出的頻率,( v ) 是觀察者與聲源之間的相對速度,( v_r ) 是觀察者的速度,( v_s ) 是聲源的速度。

其他相關公式:

( v = f \lambda ),其中 ( v ) 是波的速度,( f ) 是頻率,( \lambda ) 是波長。

( \Delta f/f = v/c ),表示頻率變化與原頻率之比。

( \Delta \lambda/\lambda = -v/c ),表示波長變化與原波長之比。

( \Delta \lambda = \lambda_0 (v/c) ),其中 ( \lambda_0 ) 是觀測到的波長。

這些公式展示了都卜勒效應在不同情境下的套用,包括光波和聲波的不同情況。理解這些公式有助於深入理解都卜勒效應及其在不同領域中的套用。