多普勒

多普勒

奧地利物理學家
奧地利物理學家,數學家和天文學家多普勒,克裡斯蒂安·安德烈亞斯(Doppler · Christian Andreas)1803年11月29日出生于奧地利的薩爾茨堡 (Salzburg)。1842年,他因文章 "On the Colored Light of Double Stars" 、“多普勒效應”(Doppler Effect),而聞名于世。1853年3月17日,多普勒與世長辭。[1]
  • 中文名:多普勒
  • 出生地:奧地利薩爾茨堡
  • 主要成就:多普勒效應
  • 性别:男
  • 出生年月:1803年11月29日
  • 去世年月:1853年3月17日

個人履曆

從1674年開始,克裡斯琴·多普勒家族在奧地利的薩爾茨堡從事的石匠生意日漸興隆。他們在Hannibal Platz(現名Makart Platz)靠近河畔的地方建造了很好的房子,多普勒就在這所房子裡出生。當然,按照家庭的傳統會讓他接管石匠的生意。然而他的健康狀況一直不好而且相當虛弱,因此他沒有從事傳統的家族生意。

多普勒在薩爾茨堡上完小學然後進入了林茨中學。1822年他開始在維也納工學院學習,他在數學方面顯示出超常的水平,1825年他以各科優異的成績畢業。在這之後他回到薩爾茨堡,在Salzburg Lyceum教授哲學, 然後去維也納大學學習高等數學,力學和天文學。

當多普勒在1829年在維也納大學學習結束的時候,他被任命為高等數學和力學教授助理,他在四年期間發表了四篇數學論文。之後又當過工廠的會計員,然後到了布拉格一所技術中學任教,同時任布拉格理工學院的兼職講師。到了1841年,他才正式成為理工學院的數學教授。多普勒是一位嚴謹的老師。他曾經被學生投訴考試過于嚴厲而被學校調查。繁重的教務和沉重的壓力使多普勒的健康每況愈下,但他的科學成就使他聞名于世。1850年,他獲委任為維也納大學物理學院的第一任院長,可是他在三年後1853年3月17日在意大利的威尼斯去世,年僅四十九歲。

著名的多普勒效應首次出現在1842年發表的一篇論文上。多普勒推導出當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的波長會改變。他試圖用這個原理來解釋雙星的顔色變化。雖然多普勒誤将光波當作縱波,但多普勒效應這個結論卻是正确的。多普勒效應對雙星的顔色隻有些微的影響,在那個時代,根本沒有儀器能夠量度出那些變化。不過,從1845年開始,便有人利用機械波來進行實驗。他們讓一些樂手在火車上奏出樂音,請另一些樂手在月台上寫下火車逐漸接近和離開時聽到的波長。實驗結果支持多普勒效應的存在。多普勒效應有很多應用,例如天文學家觀察到遙遠星體光譜的紅移現象,可以計算出星體與地球的相對速度;警方可用雷達偵測車速等。

研究領域

多普勒的研究範圍還包括光學、電磁學和天文學,他設計和改良了很多實驗儀器,例如光學儀器。多普勒才華橫溢,創意無限,腦裡充滿各種新奇的點子。雖然不是每一個構想都行得通,但往往為未來的新發現提供線索。(TWG)

多普勒效應

輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而産生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高(藍移(blue shift))。在運動的波源後面,産生相反的效應。波長變得較長,頻率變得較低(紅移(red shift))。波源的速度越高,所産生的效應越大。根據光波紅/藍移的程度,可以計算出波源循着觀測方向運動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循着觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速,否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現象(包括光波)都存在多普勒效應。

個人貢獻

多普勒效應的發現

一天,多普勒帶着他的孩子沿着鐵路旁邊散步,一列火車從遠處開來。多普勒注意到:火車在靠近他們時波長越來越短,然而就在火車通過他們身旁的一刹那後,波長突然變長了。這個詭異的現象吸引了多普勒的注意,他思考:為什麼波長會變化呢?他抓住問題,潛心研究多年。

通過研究他發現,當觀察者與波源相對靜止時,波源的波長不變;然而觀察者與波源之間相對運動時,則波源波長發生變化。最後他總結:觀察者與波源的相對運動決定了觀察者所收到的波源波長。

多普勒不僅注重科學理論,而且善于運用實驗去反複證明實驗結論。

多普勒的這一個重大發現,被人們稱為“多普勒效應”,當時是将“多普勒效應”光學與聲學聯系起來的。在《論雙星的色光》中,他從理論上論證了“多普勒效應”。多普勒還用此理論研究了光行差。

今天的“多普勒效應”

多普勒之後,人們發現他這一理論不僅在光學适用,在天文學等研究領域也有廣泛的用途。比如說,美國天文學家哈勃所發現的天體紅移現象就是在“多普勒效應”的基礎上誕生的。

社會評價

作為一名科學家,多普勒為世界貢獻巨大。

他擁有敏銳的洞察力,迅速的反應力。

他用智慧連接了尴尬的光與聲,解開了纏繞的頻率之謎。

他是一頭牛,用壓不彎的背脊馱給後人無數段神奇的科學謎底。

多普勒效應的應用

激光多普勒測速儀(Laser Doppler Anemometry, LDA)是測量通過激光探頭的示蹤粒子的多普勒信号,再根據速度與多普勒頻率的關系得到速度。由于是激光測量,對于流場沒有幹擾,測速範圍寬,而且由于多普勒頻率與速度是線性關系,和該點的溫度,壓力沒有關系,是目前世界上速度測量精度最高的儀器。

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