都卜勒

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都卜勒 ,克里斯琴.約翰(Doppler, Christian Johann)奧地利物理學家,數學家和天文學家,1803年11月29日出生於奧地利的薩爾茨堡 (Salzburg)。1842年,他在文章 "On the Colored Light of Double Stars" 提

奧地利物理學家、數學家都卜勒

出「都卜勒效應」(Doppler Effect),因而聞名於世。1853年3月17日,都卜勒與世長辭。  

個人履歷

從 1674年開始,克里斯琴.都卜勒家族在奧地利的薩爾茨堡從事的石匠生意日漸興隆。他們在 Hannibal Platz「現名 Makart Platz」靠近河畔的地方建造了很好的房子,都卜勒就在這所房子里出生。當然,按照家庭的傳統會讓他接管石匠的生意。 然而他的健康狀況一直不好而且相當虛弱,因此他沒有從事傳統的家族生意。

都卜勒在薩爾茨堡上完小學然後進入了林茨中學。 1822 年他開始在維也納工學院學習,他在數學方面顯示出超常的水平,1825 年他以各科優異的成績畢業。在這之後他回到薩爾茨堡,在Salzburg Lyceum教授哲學, 然後去維也納大學學習高等數學,力學和天文學。

當都卜勒在 1829 年在維也納大學學習結束的時候,他被任命為高等數學和力學教授助理,他在四年期間發表了四篇數學論文。之後又當過工廠的會計員,然後到了布拉格一所技術中學任教,同時任布拉格理工學院的兼職講師。到了1841年,他才正式成為理工學院的數學教授。都卜勒是一位嚴謹的老師。他曾經被學生投訴考試過於嚴厲而被學校調查。繁重的教務和沉重的壓力使都卜勒的健康每況愈下,但他的科學成就使他聞名於世。1850年,他獲委任為維也納大學物理學院的第一任院長,可是他在三年後1853 年3月17日在義大利的威尼斯去世,年僅四十九歲。   

都卜勒效應

著名的都卜勒效應首次出現在1842年發表的一篇論文上。都卜勒推導出當波源和觀察者有相對運動時,觀察者接收到的波頻會改變。他試圖用這個原理來解釋雙星的顏色變化。雖然都卜勒誤將光波當作縱波,但都卜勒效應這個結論卻是正確的。都卜勒效應對雙星的顏色只有些微的影響,在那個時代,根本沒有儀器能夠量度出那些變化。不過,從1845年開始,便有人利用聲波來進行實驗。他們讓一些樂手在火車上奏出樂音,請另一些樂手在月台上寫下火車逐漸接近和離開時聽到的音高。實驗結果支持都卜勒效應的存在。都卜勒效應有很多應用,例如天文學家觀察到遙遠星體光譜的紅移現象,可以計算出星體與地球的相對速度;警方可用雷達偵測車速等。 

輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面,波被壓縮,波長變得較短,頻率變得較高 (藍移 (blue shift))。在運動的波源後面,產生相反的效應。波長變得較長,頻率變得較低 (紅移 (red shift))。波源的速度越高,所產生的效應越大。根據光波紅 / 藍移的程度,可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。恆星光譜線的位移顯示恆星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速,否則都卜勒位移的程度一般都很小。所有波動現象 (包括光波) 都存在都卜勒效應。 

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