多普勒效应

　　多普勒效应

　　不知你是否注意过这样的现象，当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驶而过时，喇叭的音调会由高变低，好像汽车驶来的时候唱着音符“i”，离开的时候就唱音符“7”了.1842年，奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时就注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，观察到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释.人们把这种现象叫做多普勒效应.

　　为了了解多普勒效应，可以做这样一个模拟实验.让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每秒有9个人从他身边通过(下图上).这种情况下的“过人频率”是9人/秒.如果观察者逆着队伍行走，每秒和观察者相遇的人数增加，也就是频率增加(下图中);反之，如果观察者顺着队伍行走，频率降低(下图下).

　　对于声波和其他波动，情况相似：当波源和观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率;当波源和观察者相向运动时，1S内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加;反之，当波源和观察者互相远离时，观察到的频率变小.

　　多普勒效应在科学技术中有广泛的应用.交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度.装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把 测得的速度自动打印在照片上.

　　宇宙中的星球都在不停地运动.测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后跟地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度.

　　医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度.这种方法俗称“彩超”，可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变.

　　多普勒效应在医学上的应用

　　多普勒效应是指自然界普遍存在的一种效应，它是由奥地利科学家丁. Doppler于1842年最先发现.当声源由远而近时声调由粗变尖(即声音的频率增高，)当声源由近而远时，音调由尖变粗(即声音频率降低).当声源和接受体在连续的介质中，存在相对运动时，接受体所接收到的超声频率和声源发出的频率不同，两者存在着频率差(频移).

　　在临床上，应用多普勒效应，近十年来迅速发展起超声脉冲Doppler大批量，当声源或反射界面移动时，所发射和散射超声，故可认为是微小的声源，当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声频则发生改变，这种频率偏移可以批示血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据Doppler原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低.

　　当通过心室腔、瓣膜口，或大血管的血流正常时，红细胞平行移动，邻近的红细胞血流方向相同且速度相近，由这些移动的红细胞所产生的Doppler频率均为正值或均为负值，即具有相当一致的特性，“音调”平稳，称之为层流.

　　相反，由于左右分流或瓣膜疾病致使心内血流受干扰时，则各个红细胞的移动不平行，在受干扰的血流区，各个红细胞以不同方向和不同速度移动，其所产生的Doppler频移正负兼有，而且频移波动范围很大，出现频谱较宽、音调粗糙，称为湍流.

　　脉冲多普勒用于心脏研究，依赖频谱显示.由B型超声取样，用M型监视取样容积的位置，以频显示脉冲Doppler信号.从频谱上，可以估计取样容积内血流的血液动力学的特征：

　　(1)血流方向：以确定分流、返流的方向.

　　(2)时相：由心电图和M型超声心动图来确定取样容积内血流运动的时相关系.

　　(3)血流性质：是层流还是湍流，正常心脏流通畅，为层流.当瓣膜病变狭窄或关闭不全的返流或心内分流则为湍流.