2014年化工工程師《理論力學》知識點精選:頻率


中文名稱:頻率
英文名稱:frequency
定義1:周期的倒數。
定義2:交變信號在單位時間內的重復次數。頻率的基本單位是赫茲,符號hz,表示每秒一個完整周期。常用單位有千赫(khz)、兆赫(mhz)與吉赫(ghz)。
頻率,是單位時間內完成振動的次數,是描述振動物體往復運動頻繁程度的量,常用符號f或v表示,單位為秒-1。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻,人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱“赫”。每個物體都有由它本身性質決定的與振幅無關的頻率,叫做固有頻率。頻率概念不僅在力學、聲學中應用,在電磁學和無線電技術中也常用。交變電流在單位時間內完成周期性變化的次數,叫做電流的頻率。
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。
產生原因: 聲源完成一次全振動,向外發出一個波長的波,頻率表示單位時間內完成的全振動的次數,因此波源的頻率等于單位時間內波源發出的完全波的個數,而觀察者聽到的聲音的音調,是由觀察者接受到的頻率,即單位時間接收到的完全波的個數決定的。當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的頻率會改變.在單位時間內,觀察者接收到的完全波的個數增多,即接收到的頻率增大.同樣的道理,當觀察者遠離波源,觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數減少,即接收到的頻率減小
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