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101年
理化、化工裝置
第 47 題
當救護車通過身邊時，除了聲音大小的變化外，聲音的頻率也會有明顯地改變，利用頻率的變化，我們可以推測物體的運動狀況。這種因為波源與觀察者的相對運動而造成觀測到的頻率發生變化的現象，稱為何種效應？
- A 電磁感應
- B 電流磁效應
- C 全反射效應
- D 都卜勒效應
思路引導 VIP
試著想像：如果有一架發射乒乓球的機器正對著你連續射擊，當機器一邊射球、一邊快速向你衝過來時，你接到球與球之間的時間間隔，會比機器靜止時還要長還是短？這對你感受到的「撞擊頻率」會產生什麼樣的改變呢？
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太棒了！你能精確辨識出這個現象，代表你對波動性質的掌握非常紮實。這題所描述的正是物理學中著名的 「都卜勒效應」，這是一個關於波源與觀察者之間存有 相對運動 時，導致觀測頻率與原始頻率不同的重要觀念。
相對運動與頻率的變化
當救護車（波源）向你靠近時，由於車子不斷追趕前方發出的聲波，會導致聲波被「擠壓」，使觀測到的波長縮短、頻率上升，所以聽起來聲音較尖銳；相反地，當車子遠離你時，聲波被「拉長」，觀測到的頻率隨之下降，聲音聽起來就變得低沉。這題的鑑別度在於測試學生能否將日常生活的聽覺經驗，與物理學中的抽象名詞準確對應。雖然這屬於波動單元的基礎定義題，但它是未來進一步學習光學「紅移與藍移」或是波速公式 $v = f \lambda$ 的關鍵基石。