你注意过这样一件神奇的事儿吗？站在月台上等候火车的你听到了火车的鸣笛声，而驶向车站的火车鸣笛声越来越尖细、驶离车站的火车鸣笛声却越来越低沉！可是，当火车静止时，这个笛声既不变得尖细、也不变得低沉！
“多普勒效应”是如何发现的？
我们都知道，声音是由物体的振动产生的，物体振动越快、发出声音的音调越高、听着越尖细；物体振动越慢、发出声音的音调越低、听着越低沉。这是怎么回事儿呢？火车鸣笛的音调不应该一直都是相同的吗？怎么会有时候听着音调变高，有时候音调变低呢？
1842年奥地利物理学家多普勒被这种现象吸引，并进行了研究，他认为当声源相对于观察者运动时，观测者听到的声音频率会发生变化，远离时音调变低、靠近时音调变高！为了纪念他的这项发现，人们把这种现象命名为“多普勒效应”。
由于当时缺少实验设备，所以几年后才测出观测者听到的声源的频率，假设原有声源发声的波长为λ，波速为v，观察者移动速度为u，观察者听到的声音频率用公式表示为：
- 当观察者走近声源时听到的振动频率为（v u）/λ
- 当观测者远离声源时听到的振动频率为（v-u）/λ
“多普勒效应”是怎样形成的？
我们先来思考一个有趣的小实验：
如果你闲的无聊，站在铁道边上，去数经过你面前的车厢节数。
1、站在哪儿不动，可能每分钟经过了50节车厢！
2、如果你与火车同向而行呢？可能每分钟就只能经过40节车厢！
3、如果你与火车相对而行呢？可能每分钟就可以经过50节车厢！
建议：将上述思想实验思考清楚之后可以继续向下阅读！
声音是由物体的振动产生的，如果声源的振动频率是50Hz（每秒钟完成50次全振动），那么声波就向外传播了50个波长（相邻两个波峰或者波谷之间的距离）。这里你可以考虑声波像水波一样逐渐向外扩散。
- 如果观察者相对于声源是静止的，那么每秒钟声源完成多少次全振动，就有多少次全振动传递给观察者，也就是说，声源发声的频率和观察者听到的声音的频率是相同的！
- 如果观察者以20m/s的速度远离声源，就像你跟火车同向行驶一样，这时，声源每秒钟同样完成了50次全振动，但是由于观察者远离（向前行驶）了一段，本来应该传递到观察者的声波就传递不到了，也就是说，此时观察者听到的声音频率小于声源发出的声音频率！通过公式计算，实际听到的是47Hz。
- 如果观察者与声源同向而行呢？声源每秒钟完成了50次全振动，本来应该传递给观察者50次，就像你和火车相对行驶一样，本来还没有传到观察者的声波，由于观察者向声源靠近而接收到了，也就是说观察者听到的声音频率高于声源发声的频率！通过公式计算，实际听到的是53Hz。
用简短的话总结起来就是，当声源和观测者相互靠近时，会对声波造成挤压，使声波的频率变高；当声源和观测者相互远离时，会将声波拉伸，使声波的频率变低！看看下面这幅图，你可能会对这种现象有一个更加深刻的印象！
光波的“多普勒效应”
既然声波具有“多普勒效应”，那光也是一种电磁波，会不会也有多普勒效应呢？
答案是肯定的，光波与声波不同的是，光波的频率变化时我们的肉眼观察到光的颜色会发生变化，我们可以类比声波来理解：
首先我们需要知道理解一个公式：波速=波长•频率
因为光在真空中传播速度是固定不变的，所以波长与频率的乘积是一个定值，光波的波长越长、频率就越低；所以从红光到紫光，波长越来越短、频率越来越高。
- 当光源与观察者之间相对静止时，观察者接受到的光波频率与光源发出的光波频率相同。
- 当光源与观察者之间相对远离时，观测者接收到的光波频率变低，所以应该向红光方向移动，我们称之为“红移”。
- 当光源与观察者之间相对靠近时，观测者接收到的光波频率变高，所以应该向紫光方向移动，我们称之为“蓝移”。
用公式表示出来是：
“多普勒红移”是如何支持宇宙膨胀理论与大爆炸理论的？
20世纪初，斯里弗经过对旋涡星云光谱的研究发现了光谱线红移现象，在此基础之上，哈勃通过观测得出：远方星系的谱线均有红移，而且距离越远的星系，红移越大。也就是说：所有星系都在远离我们而去，而且距离越远的星系，远离的速度就越快。
而且他还通过数据分析，总结出了“哈勃定律”：
河外星系的视向退行速度与距离成正比，即距离越远，视向速度越大。
由此我们就能得出：宇宙并非静止的，而是在相互远离，或者说“宇宙在膨胀”，那么通过逆向思维，我们可以思考一下，宇宙初期岂不是收缩在一起的？这也就促使人们想到了宇宙大爆炸理论！
“多普勒效应”在实际生活和宇宙研究中还有大量的应用，如：医用彩超、多普勒测速仪、测量天体远离我们的速度等等，如果您想了解更多这方面的问题，可以在今日头条搜索关键字“多普勒效应的应用”，您将看到更多的专业人员的相关文章。
