多普勒效應是什么？超聲檢查要注意

多普勒效應是為紀念奧地利物理學家及數學家克里斯琴·約翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。主要內容為：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發生變化的現象，稱為多普勒效應。如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠離，觀察者接收到的頻率減小。下面和家庭醫生在線小編一起來了解一下具體的情況吧。

多普勒頻移（Doppler Shift）

在日常生活中，我們都會有這種經驗：當一列鳴著汽笛的火車經過某觀察者時，他會發現火車汽笛的聲調由高變低。 為什么會發生這種現象呢？這是因為聲調的高低是由聲波振動頻率的不同決定的，如果頻率高，聲調聽起來就高；反之聲調聽起來就低。這種現象稱為多普勒效應，它是用發現者克里斯蒂安·多普勒的名字命名的，多普勒是奧地利物理學家和數學家。他于1842年首先發現了這種效應。為了理解這一現象，就需要考察火車以恒定速度駛近時，汽笛發出的聲波在傳播時的規律。其結果是聲波的波長縮短，好像波被壓縮了。因此，在一定時間間隔內傳播的波數就增加了，這就是觀察者為什么會感受到聲調變高的原因；相反，當火車駛向遠方時，聲波的波長變大，好像波被拉伸了。 因此，聲音聽起來就顯得低沉。定量分析得到f1=（u+v0）/（u-vs）f ，其中vs為波源相對于介質的速度，v0為觀察者相對于介質的速度，f表示波源的固有頻率，u表示波在靜止介質中的傳播速度。 當觀察者朝波源運動時，v0取正號；當觀察者背離波源（即順著波源）運動時，v0取負號。 當波源朝觀察者運動時vs前面取負號；前波源背離觀察者運動時vs取正號。 從上式易知，當觀察者與聲源相互靠近時，f1>f ；當觀察者與聲源相互遠離時。f1

f'=（V-Vl）V/[（V-Vs）X]=（V-Vl）f/（V-Vs）rvp影像園XCTMR.co

所以得（1）當觀察者和波源都不動時，Vs=0，Vl=0，由上式得

（2）當觀察者不動，聲源接近觀察者時，觀察者接收到的頻率為

F=Vf/（V-Vs） 顯然此時頻率大于原來的頻率

由上面的式子可以得到多普勒效應的所有表現。

聲波的多普勒效應也可以用于醫學的診斷，也就是我們平常說的彩超。彩超簡單的說就是高清晰度的黑白B超再加上彩色多普勒，首先說說超聲頻移診斷法，即D超，此法應用多普勒效應原理，當聲源與接收體（即探頭和反射體）之間有相對運動時，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技術進行多普勒信號處理，把自相關技術獲得的血流信號經彩色編碼后實時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）既具有二維超聲結構圖像的優點，又同時提供了血流動力學的豐富信息，實際應用受到了廣泛的重視和歡迎，在臨床上被譽為“非創傷性血管造影”。

原理

多普勒效應指出，波在波源移向觀察者時接收頻率變高，而在波源遠離觀察者時接收頻率變低。當觀察者移動時也能得到同樣的結論。但是由于缺少實驗設備，多普勒當時沒有用實驗驗證、幾年后有人請一隊小號手在平板車上演奏，再請訓練有素的音樂家用耳朵來辨別音調的變化，以驗證該效應。假設原有波源的波長為λ，波速為c，觀察者移動速度為v：

當觀察者走近波源時觀察到的波源頻率為（c v）/λ，如果觀察者遠離波源，則觀察到的波源頻率為（c-v）/λ。

一個常被使用的例子是火車的汽笛聲，當火車接近觀察者時，其汽鳴聲會比平常更刺耳，你可以在火車經過時聽出刺耳聲的變化。同樣的情況還有：警車的警報聲和賽車的發動機聲。

如果把聲波視為有規律間隔發射的脈沖，可以想象若你每走一步，便發射了一個脈沖，那么在你之前的每一個脈沖都比你站立不動時更接近你自己。而在你后面的聲源則比原來不動時遠了一步。或者說，在你之前的脈沖頻率比平常變高，而在你之后的脈沖頻率比平常變低了。

多普勒效應不僅僅適用于聲波，它也適用于所有類型的波，包括電磁波?？茖W家愛德文·哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效應得出宇宙正在膨脹的結論。他發現遠離銀河系的天體發射的光線頻率變低，即移向光譜的紅端，稱為紅移，天體離開銀河系的速度越快紅移越大，這說明這些天體在遠離銀河系。反之，如果天體正移向銀河系，則光線會發生藍移。

在移動通信中，當移動臺移向基站時，頻率變高，遠離基站時，頻率變低，所以在移動通信中要充分考慮多普勒效應。當然，由于日常生活中，我們移動速度的局限，不可能會帶來十分大的頻率偏移，但是這不可否認地會給移動通信帶來影響，為了避免這種影響造成我們通信中的問題，我們不得不在技術上加以各種考慮。也加大了移動通信的復雜性。

在單色的情況下，我們的眼睛感知的顏色可以解釋為光波振動的頻率，或者解釋為，在1秒鐘內電磁場所交替為變化的次數。在可見區域，這種效率越低，就越趨向于紅色，頻率越高的，就趨向于藍色——紫色。比如，由氦——氖激光所產生的鮮紅色對應的頻率為4.74×10^14赫茲，而汞燈的紫色對應的頻率則在7×10^14赫茲以上。這個原則同樣適用于聲波：聲音的高低的感覺對應于聲音對耳朵的鼓膜施加壓力的振動頻率（高頻聲音尖厲，低頻聲音低沉）。

如果波源是固定不動的，不動的接收者所接收的波的振動與波源發射的波的節奏相同：發射頻率等于接收頻率。如果波源相對于接收者來說是移動的，比如相互遠離，那么情況就不一樣了。相對于接收者來說，波源產生的兩個波峰之間的距離拉長了，因此兩上波峰到達接收者所用的時間也變長了。那么到達接收者時頻率降低，所感知的顏色向紅色移動（如果波源向接收者靠近，情況則相反）。為了讓讀者對這個效應的影響大小有個概念，在顯示了多普勒頻移，近似給出了一個正在遠離的光源在相對速度變化時所接收到的頻率。例如，在上面提到的氦——氖激光的紅色譜線，當波源的速度相當于光速的一半時，接收到的頻率由4.74×10^14赫茲下降到4.74×10^14赫茲，這個數值大幅度地降移到紅外線的頻段。