
歐依~歐依~救護車就在附近,我的車需要讓路嗎?多虧「杜卜勒效應」,我們可透過警笛音調的高低,快速判斷救護車正在接近或遠離我們。但是,「杜卜勒效應」所包含的概念,可能不僅透過經驗就能掌握。透過以下10題,讓我們一探究竟。
小試身手
第 1~3 題:火車正在靠近一座山坡,並發出汽笛聲 (如圖 1),若汽笛原來靜止時發出的聲音波長、頻率、波速,分別為 $\lambda_0$、$f_0$、$v_0$。山上所觀察到的聲波,為 $\lambda_1$、$f_1$、$v_1$。另外,汽笛聲撞到山壁再傳回火車的回音為 $\lambda_2$、$f_2$、$v_2$。
圖1: 火車靠近山坡
1. 試比較 $\lambda_0$ 與 $\lambda_1$ 兩種波長的大小關係
(A) $\lambda_0 > \lambda_1$ (B) $\lambda_0 < \lambda_1$ (C) $\lambda_0 = \lambda_1$
2. 承上題,試比較 $\lambda_1$ 與 $\lambda_2$ 之大小關係
(A) $\lambda_1 > \lambda_2$ (B) $\lambda_1 < \lambda_2$ (C) $\lambda_1 = \lambda_2$
3. 承上題,試比較 $f_1$ 與 $f_2$ 之大小關係
(A) $f_1 > f_2$ (B) $f_1 < f_2$ (C) $f_1 = f_2$
4. 承上題,若火車維持等速 $v = 30$ 公尺/秒前進,且當時音速為 $340$ 公尺/秒,則火車上的人聽到回聲的音速為多少 (公尺/秒)?
(A) 280 (B) 310 (C) 340 (D) 370 (E) 400
5. 當聲源逐漸靠近靜止之聽者時,聽者所聽得聲波之
(A)音速變快,波長變短 (B)音速不變,波長變短
(C)音速變快,波長不變 (D)音速不變,波長不變
6. 當觀察者逐漸向靜止波源靠近時,則觀察到的波速與波長,將會如何? (A)波速增加、波速減小 (B)波速增加、波長不變
(C)波速不變、波長減小 (D)音速不變,波長不變
7. 某人靜坐在靜止聲源之東邊,若風從西邊往東吹 (如圖2),則此人所測得之聲波,會如何變化?
(A)音速變快,波長變長,頻率不變 (B)音速不變,波長變長,頻率變大
(C)音速變快,波長不變,頻率變大 (D)音速不變,波長變短,頻率變大
(E)音速不變,波長不變,頻率不變