聲音來去有別

　　當我們在火車站送別親人和朋友的時候，望著遠去的火車，我們會覺得火車也嗚咽著，聲音比較低沉，好像我們依依惜別的心情；而當我們接親人的時候，進站的汽笛聲仿佛也變得尖銳而高昂，也很符合我們當時的心情。同樣的現象還出現在呼嘯而來的警車或者救護車的警笛聲中，來時尖銳急促，走時冷靜低沉。這是我們的心理作用嗎？
　　其實不是的，這是聲波的多普勒效應。1842年，奧地利物理學家克里斯琴·多普勒在前人觀察的基礎上，驗證了運動的聲源與觀察者接受到的聲音音高的變化。具體說就是接近觀察者的聲源，聲音會變尖銳；而遠離觀察者的聲源，聲音會變得低沉。
　　多普勒這樣解釋這一現象：當聲源朝你運動時，聲波被物體的運動壓縮而導致波長變短，頻率升高；當聲源遠離的時候，聲波被拉開，波長變長，頻率變低。如果物體的運動速度足夠大以至于這種頻率的變化能夠被我們的耳朵分辨出來的時候，這種變化體現在我們的耳朵當中就是聲音的變高或者變低。這種由于聲源和觀察者之間存在相對運動，使觀察者感到聲調變化的現象就叫作多普勒效應。
　　正如多普勒指出的那樣，多普勒效應不僅適用于聲波這樣的機械波，也適用于光波那樣的電磁波。比如一個光源向著我們運動時，相同的時間內就會有較多的光波被“擠”進我們的眼睛，我們所看到的光就會偏向頻率較高的紫色或者藍色，由于藍色是在光譜頻率的較高端，所以這種移動就叫作“藍移”。反之，光源遠離我們而去，相同時間內到達我們眼中的光波就較少，就會發生“紅移”。科學家們發現，在地球上觀測到的恒星的光譜都向波長較長的紅光方向偏移。這就是著名的“紅移現象”，這表明恒星正在離我們遠去。而且據觀測，距離地球越遠的恒星，“紅移現象”就越明顯，表明距離越遠的恒星離開地球的速度越快。這為宇宙的膨脹理論提供了有力的支持。
　　利用聲音的多普勒效應，有經驗的鐵路工人可以根據汽笛聲判斷火車的運行方向及快慢，交通指揮系統可以利用電磁波的多普勒效應指示出汽車的位置及速度；軍事上利用電磁波或者其他波源可以判定導彈、潛艇的運行方向及速度；天文學上可以測定人造衛星或星球相對地球的運行速度；在醫學上可以利用超聲波的多普勒效應對心臟跳動情況進行診斷等等。一個很有趣又很有用的效應哦！
　　編輯/梁宇清