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Doppler Effect (多普勒效应) 由奥地利物理学家Christian Doppler 在1842年提出，指的是当观测者朝向波源运动时观测到的波的频率和波长的变化。当观测者向波源方向运动，或者波源朝观测者方向运动，即相对运动为使得两者间距减小时，人们会观测到波的频率变高了，反之则降低。不知道大家对于中学的物理课是否还有印象？当敲打音叉使其振动而发出声音，如果将音叉靠近自己，会发觉音调（音调对应于声波的频率）变高了。这个效应可以用图像更为直观的展现，见下图：

警车朝男孩方向开动而远离女孩。男孩听到的警铃音调更高，女孩听到的音调更低。声波的晕圈密集度对应于声波的频率高低。

当波源和物体朝向同一个方向运动时，两者相对运动的速率决定了在物体处测得波的频率的变化。用视觉化的语言来说，物体处测得频率若高于波源处波频率，我们称之为蓝移（蓝光频率高），反之称之为红移（红光频率低）。在天文观测中，通过检测电磁波的蓝移和红移，人们可以测定天体的相对运动，见下图：

星体远离观测者运动检测到多普勒红移，靠近观测者则检测到蓝移

相信很多人都听说过用来揭示宇宙形成的大爆炸假说，这个假说的直接实验证据，就是因为通过检测到大量的多普勒红移信号而判定星云彼此渐行渐远，因此证明宇宙在不挺地扩张，见下图：

大量的多普勒红移信号的检测证实宇宙在扩张。我们的大千世界可能起源于一个很小的点。

多普勒效应也同样被应用于粒子物理的研究当中，比如用于粒子冷却（这里的冷却指的是降低微观粒子的运动，宏观上的热效应对应于微观世界的粒子运动的剧烈程度，即温度越高，粒子运动越快速）。在微小的原子世界中，电子围绕质子做类似于有轨道的环绕运动。不同的“轨道”上的电子具有不同的能量，而被成为能级。电子要摆脱质子的引力束缚，需要吸收一定的能量，才能从一个近质子轨道跃迁到另一级较远的轨道。这个吸收的能量必须对应于轨道与轨道之间的能级差。如果这个能量不足，那么它就不会被电子所吸收，电子也无法从现有的能级跃迁到另一个能级。这和多普勒效应在粒子冷却中的应用有什么关系呢？实事上是这样的：当原子束或者离子束朝一束激光运动时，它们感受到激光的光波频率升高了（蓝移），由于光波的能量正比与其频率，原本不足以促使粒子发生能级跃迁的激光的光子能量增加，导致粒子吸收了这个光子的能量，从低能级态跃迁到高能级态。由于能量越低越稳定的原理，粒子吸收的能量要重新释放出來。但是它释放能量时辐射的方向是四面八方的，实际的动量损失为0。由于粒子的初始动量与光子动量符号相反（相向运动，亦即方向相反），因而粒子吸收光子再释放能量之后的总动量是减少的， 也就是说粒子的运动减速了，见下图：

粒子束与激光束做相向运动（动量符号相反），而发生蓝移吸收光子能量在释放时辐射方向是发散的，全过程动量守恒导致粒子的动量降低而减速。

多普勒效应的应用到先如今已经相当广泛了。除了小到没有办法看见的原子，大到只有用天文望远镜才能观测到的天文学研究这样的远离大家生活的科学，在大家更为熟悉的民用科技上也应用极为广泛。例如利用有的雷达就是利用多普勒效应来测定移动中的物体的。在日常生活中，多普勒效应也被应用于监控道路上的汽车流动，比如在特定的位点安装声波发射器和反馈装置，检测汽车通过位点时波频率的变化。如果什么时候开车超过限速，而突然被交警追上来开罚单可不要再觉得奇怪他们怎么逮到自己的啊（可参看第一个图，快速的相对运动对应于更为强烈的波频率变化）。另外，在医学方面，多普勒效应也被利用于检测血管内的血液流动状况，比如血管窄化的诊断等。