
多普勒效应综合实验
著名的多普勒效应(Doppler Effect)首次出现在 1842 年 5 月 25 日,在布拉格举行的皇家波希米亚
学会科学分会会议上,多普勒提交了一篇题为“Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger
anderer Gestirne Des Himmels”( 论天体中双星和其他一些星体的彩色光)的论文。 在这篇论文中,
他提出了由于波源或观察者的运动而出现观测频率与波源频率不同的现象,后来称之为多普勒效应,称这
一原理为多普勒原理。从论文的题目来看,他的主要出发点是要解释双星的子星和变星的颜色和大小,因
为他相信这些参数都受到星体沿视线方向运动的影响。他在论文的结论部分中写道:“ 关于运动对光学
现象的影响的认识现在可以总结为以下几点:(1)如果一个发光物体—无论它是自发光的还是纯粹被照
亮的物体,在沿观察者的视线方向以可与光速相比拟的速度趋近我们,或者是向后退,那么这一运动必然
导致光的颜色和强度的变化;(2)如果在另一方面一个发光物体静止不动,而代之以观察者直接朝向或
背离物体非常快速地运动,那么所有这些频率变化将会随之发生;(3)如果这一‘趋近’和‘背离’不
是按照上述(1)和(2)假定的那样,沿着原来视线的方向,而是沿着与视线成一夹角的方向,那么除了
颜色和光强的变化,星体的方向也要变化,这样这一星体同时会在位置上发生明显变化。”
多普勒效应的提出,在当时是有相当大的风险的。因为他没有足够的实验数据作基础,没有充分的事
实作依据,更没有经过适当的手段来验证,加上多普勒本人从来就没有进入过天文台,他提出星体运动的
颜色变化,理所当然会遭到一些批评和反对。可见后来的实验验证有多么重要! 多普勒凭借波动理论的基
础,靠着严密的数学推导,得出了这一原理,第一次向人们提出了这种效应的存在,并且正确得出了计算
声学频移的公式。
对多普勒效应最早的实验验证是在荷兰进行的, 皇家气象学院院长布依斯·巴洛特(Buys Ballot)
对多普勒星体颜色发生变化的预言提出批评。1845年,他在乌得勒支铁路上进行了实验,让机车牵引一节
平板车厢,上边坐上一队小号手奏乐,当机车快速驶来驶去时,由一些训练有素的音乐家用自己的耳朵判
断音调的变化,然后音乐家与号手对调位置,重新实验。实验进行了两天,观测到了管乐器音调的明显变
化,验证了应用于声学时多普勒原理的正确性。 后来,科学家们在天文学的观察和测量中证实了多普勒
评论0