当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应是为纪念奥地利物理学家、数学家多普勒（Johann Christian Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。
1842年，多普勒在经过铁路交叉处时，恰逢一列火车从他身旁驰过他发现火车由远而近时汽笛声变响、音调变高，火车由近而远时汽笛声变弱、音调变低。他对这个物理现象产生了极大的兴趣，并进行了研究。他发现，这种现象的出现是因为振源与观察者之间存在着相对运动，从而使观察者听到的声音频率不同于振源频率。当声源远离观测者时，声波的波长增加，音调变得低沉；当声源接近观测者时，声波的波长减小，音调就变高。音调的变化同声源与观测者间的相对速度和声速的比值有关，这一比值越大，改变就越显著，后人把它称为多普勒效应。多普勒效应不仅适用于声波，也适用于所有类型的波，包括电磁波。科学家哈勃（Edwin Hubble）使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论，他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低，即移向光谱的红端，称为红移。天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。反之，如果天体正移向银河系，则光线会发生蓝移。
本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。本实验在着重培养学生的动手操作能力、数据处理能力，分析问题和解决问题能力基础上，把实验物理知识和技术在实际中的应用，尤其是同学们关注的科学、技术发展的新领域、新应用和社会发展热点问题，引入课堂教学，引导同学们将自身的学习、发展与国计民生密切联系，激发同学们的时代责任感。例如多普勒效应在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断等方面都有十分广泛的应用。例如，原子、分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽称为多普勒增宽。在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段；基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹、卫星、车辆等运动目标速度的监测；在医学上利用超声波的多普勒效应检查人体内脏的活动情况和血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。
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