发出响声的物体原地不动时，在哪里听到的都是一样高的声音。但是，发出响声的物体在向一个方向运动时，前进方向的前面和后面相比较，前进方向前面的声波短，相应的振动频率就大，因此，听起来在前面的声音就高，在后面就低。
这是在1842年由奥地利物理学家多普勒先生揭示的现象，叫做“多普勒效应”。
水虫的运动与多普勒效应
在陆地和积雪上行走的动物，留下了它的脚印和它所走的路径；而在水面上行走的水虫，它的“脚印”变成一些小的园形的水波纹。每个水波纹不是停留在原处不动，它们要扩展，只是水波纹的中心停留在原处不动，这个中心我们称之为波源。如果水虫呆在一个地方，水虫产生的所有的水波纹有一个共同的中心；如果水虫向右运动，圆的中心也向右运动，这就使得右边的水波纹变得密集，而左水波纹变得稀疏。因此，你总能由所观察到的水波纹挤向什么方向判断出水虫在朝那个方向运动。因此，当我们看见水波纹有时挤向左，有时又挤向右，这就意味着水虫有时向左运动，有时向右运动。
水波纹是水面上的一种波，声音和光也是波，它们有着一些共同的性质：当振动着的波源逐渐靠近观测者时，波挤向该物体运动方向。测量到的频率比波源发出的频率高。当波源离去时，测量到的频率则低于发出的频率。这个现象是以十九世纪的一个奥地利物理学家的名字命名的称为多普勒效应。
当鸣着汽笛的机车（或其他声源），向一个静止的观测者开过来时，他听到的声波比声源和观测者都处于静止状态的时候更为稠密。因为音调的高低是由频率（每秒振动次数）决定的，所以开过来的机车汽笛声的音调就比机车和观测者相对静止时同一汽笛声的调高。同样，当机车从观测者身边开过去时，汽笛的音调听起来就越变越低了。当路上鸣着喇叭的汽车从我们身旁迅速开过或摩托车行驶向一个警报器时，也可以观测到同样的效应。
眼睛能感觉不同的颜色，是由于光的频率不同，红光频率较低，蓝光频率较高。不同频率色光对应不同的谱线。在天文学上光谱被广泛应用于测量距离地球遥远的恒星或星云靠近或远离我们的速度。由于多普勒效应，这些运动使其谱线位置产生位移。如果发出某种光的恒星离开我们，其光的频率变低，光的颜色要红些，在光谱上则显示出谱线全部移向红端。
这就称为“红移”，同样，在向我们靠近的恒星的光谱上，特征谱线会显示“蓝移”，即谱线移向蓝端，就是说频率变高。
银河系外的宇宙空间称为涡旋星云，它们的光谱的一个显著特点是：一律表现红移，因此根据多普勒效应，这些星系必定都在不断地离开我们。
电话传递声音的秘密
小小一只电话机，竟然把人们说话的声音传递到十万八千里以外，这真令人惊叹不已。
电话之所以能传递声音，靠的是电的力量。
我们对着电话机的发话器说话时，说话的声音使发话器里面薄薄的铁片振动，电磁铁把这个振动变成电波，电波再通过电话线传到电话局的交换台，在那里被放大，然后又沿着电话线，来到另一台电话机的受话器里。
受话器和发话器一样，里面也有一块电磁铁和薄铁片，不同的是，电波传到这里时，又变成了我们听到的声音。
如果在相距很远的地方，隔着山山水水，无法架设电话线，电话局便利用发射台把传来的通话电波发射到空中，另一个地方接到电波后，再把它送到电话机的受话器里。
这个看似复杂的程序，其实在极短极短的时间里就完成了。
声音在水中传播的速度比在空气中快吗
声音看不见也摸不着，而我们的耳朵却能听到声音。声音是物体的振动引起的。当物体发生了振动，物体会把自己的振动传给紧挨着它的空气，使空气里的分子也振动起来，这些空气又带动它前面的空气跟着振动，这样逐步传播到人的耳朵里，耳朵里的鼓膜也随着振动，人就听到了声音，所以空气能传播声音。在真空中，声音就无法传播。站在月球上，即使有人对着你大声喊叫，你也听不见一丁点声音，因为月球上没有空气。
除了空气能传播声音，液体、固体等许多东西也都能够传播声音。当人走到河边，河里的鱼一听到人的脚步声就会立刻躲开，这就是水在传播声音。水不仅能够传播声音，它传播声音的速度比空气传播声音的速度要快得多。科学家测量过，在0℃时，声音在空气中的传播速度是332米／秒，在水中的传播速度是1450米／秒。为什么声音在水中比在空气中跑得快呢？
原来，声音的传播速度跟介质的性质有密切的关系。声音传播过程中，介质分子依次在自己的平衡位置附近振动，某个分子偏离平衡位置时，周围其他分子就要把它拉回到平衡位置上来，也就是说，介质分子具有一种反抗偏离平衡位置的本领。空气和水都是声音传播的介质，不同的介质分子，反抗本领不同，反抗本领大的介质，传递振动的本领也大，传递声音的速度就快。水分子的反抗本领比空气分子的大，所以，声音在水中的传播速度比在空气中大。铁原子的反抗本领比水分子还要大，所以，声音在钢铁中传播速度更大，达到5000米／秒。
夜晚在小巷里走路时会发出回声
夜晚，一个人在小巷里行走，除了自己的脚步声以外，还会听见一种“咯咯”的声音，好像有人跟着似的，总让人有点提心吊胆，莫名紧张起来。
其实，你只要懂得了其中的科学道理，就不会再疑神疑鬼了。人在地面上走，会发出脚步声，脚步声碰到小巷两侧的墙壁，就像皮球似的被弹回来，形成回声。大白天，人来人往，回声被来来往往行人的身体吸收了，或者被周围的嘈杂声淹没了，因此只能听到单纯的脚步声。
在夜深人静的时候，情形就不同了。这时，人在小巷里走，除了听见自己的脚步声，还能够清晰地听到小巷两侧墙壁反射回来的回声。小巷很窄，脚步声的回声碰到墙壁后，还会继续发生反射，巷子越窄，反射的次数也就越多，这时可以听见一连串“咯咯”的回声，这叫做颤动回声。
在我们生活中，任何现象和事物都包含有一定的科学道理，只要你平时做个有心人，多开动脑筋，就会从你的身边，学到更多的科学知识。
回音壁
北京的天坛，以它宏伟庄严的建筑艺术而闻名世界，吸引游客的还有那令人称奇的回音壁和三音石。去过天坛的人，都会为它奇妙的传声现象而惊叹不已。
我们知道，平时说话时，相距五六米就听不清楚了。而站在天坛回音壁围墙的一侧轻声说话，围墙另一侧的人也能听得一清二楚，他们之间足足有50多米远呢！还有奇怪的事情呢，如果站在回音壁中心的三音石上拍一下手，你可以听到连续两三次的拍手声。为什么会产生这些奇妙的传声现象呢？
这是回声在帮忙！三音石正好是在回音壁围墙的圆心上，在三音石上发出的声音会均匀地传播到围墙的各个部分，并被围墙反射回来。反射回来的声音又都经过圆心，所以在三音石上可以听到很响的回声。反射后的回声，经过圆心后，又继续沿着圆的半径传播，当它们碰到了对面的围墙又会被反射回来，于是，我们就听到了第二次、第三次回声。
天坛回音壁的砖墙坚硬光滑，是一个很好的声音反射体。像图中画的那样，当人们在围墙的一侧甲处讲话时，声音沿着围墙传播到1点，又从1点反射出来，沿着围墙传播到2点，再依次传播到3点、4点等位置，最后到达回音壁另一侧的乙处。由于砖墙对声音的吸收很少，所以声音在围墙上被不断反射，不像在空气中传播时容易散开、减弱，从甲处发出的声音虽然已经传播了很远的路程，到达乙处时，听起来还很清楚，而且声音好像就是从邻近的丙处传来的。
空气中的冲击波
一架超音速飞机正以1100千米／时的速度，在离地面60米的低空飞行，当飞机飞过一幢楼房附近时，突然，这幢楼房像被什么东西猛击了一下，轰然倒塌了。这件事发生在超音速飞机问世不久的20世纪50年代。人们在调查这次事故的原因时，发现竟是空气中传播的一种波在作怪。
当轮船在水上驶过时，会激起波浪。同样，飞机在空气中飞行时，也会激起空气，使空气向四周传播，我们称之为气浪。飞机的速度越高，引起气浪就越强烈。尤其是当飞机的速度比声音传播的速度还要快时，飞机前方的空气在极短促的时间内，一下子被气浪压缩，使得这个区域里的空气的压强变得特别大，密度和温度也特别高。这个区域内空气的振动状态，带着非常巨大的能量，又迅速地由近及远地向四周传播开去，形成特别强烈的气浪。伴随着霹雳般的轰鸣声，强烈的气浪就像一颗重磅炸弹从空中降临地面，把障碍物冲倒、压垮。
人们称这种强烈的气浪为冲击波。
由于冲击波的强度随着传播的距离逐渐减弱，所以，高空飞行的超音速飞机对地面影响很小。但是，如果飞机在低空或超低空以超音速飞行时，冲击波产生的危害就在所难免了。轻则把门窗玻璃震碎、把烟囱震倒，重则能把一大片建筑物夷为平地。
除了超音速飞机外，在空气中高速运动的其他物体，例如甩动鞭子时的鞭梢、刚出膛的子弹和炮弹甚至空中落下的陨星，都能产生冲击波，只是冲击波能量的大小差别很大。据说，位于加拿大魁北克省的温卡巴陨星坑，就是由一颗质量为10万吨的陨星，以极高的速度下落到地面时产生的冲击波炸出来的。炸出的这个坑足足有435米深，直径达到了3.5千米。
冲击波的威力超过了原子弹的爆炸。而鞭梢和子弹引起的冲击波，只是发出一声清脆的响声和一阵啸声而已。
超声波
19世纪时，德国科学家克拉尼通过实验得出：2万赫兹是人耳所能听到的声波的上限。后来人们就把这种超过2万赫兹的人耳不能听到的声波叫做超声波。
超声波有两个很重要的特性：第一是它的定向性。由于超声波的频率很高，所以波长很短，因此它可以像光那样沿直线传播，而不像那些波长较长的声波会绕过物体前进。超声波碰到障碍物就会反射回来，通过接收和分析反射波，就可以测定障碍物的方向和距离。在自然界里，蝙蝠就是用口器发出超声波，用耳朵接收反射波来判辨障碍物的，因此它在漆黑的岩洞里能够飞翔自如，还能准确无误地捕捉到小飞虫呢！
超声波的第二个特点是它在水里能传播很远的距离。在空气中，3万赫兹的超声波前进24米，强度就减弱过半；而在水里，它前进44千米强度才减弱一半，是空气中传播距离的1800倍左右。由于光和其他电磁波在水里步履维艰，走不了多远，因此超声波便成了探测水中物体的首选工具了。
第一次世界大战的时候，德国潜水艇凭借浩瀚的海洋做掩护，频频袭击英国和法国的巡洋舰。此时，法国科学家朗之万心急如焚，他经过苦心钻研，发明了一种叫声呐的仪器。声呐由超声波发生器和接收器两部分组成。发声器主动发出超声波，接收器接收并测量各种回声，通过计算发出和收到信号的时间间隔，来发现各种目标。精密的主动声呐不仅能够确定目标的位置、形状，甚至还能分析出敌潜艇的许多性能呢。
在和平的年代里，声呐还被用来探测鱼群、测定暗礁、港口导航等。用现代的侧扫声呐来考察海底的情况，它能清晰地把海底地貌描绘到图纸上，画出精确的“地貌声图”，误差不超过20厘米。
同样的道理，把超声波送入人体，产生的反射波经过电子设备的处理，会在荧光屏上显示出清晰的图像，把人体内脏的大小、位置、彼此间的关系和生理状况反映得清清楚楚。大家熟悉的医院里常做的B超检查，就是用B型超声波来检查肝、胆、胰以及子宫、盆腔、卵巢等重要内脏器官，及时发现其中的结石、肿瘤等病变，利用超声波，医生还能对怀孕妇女腹中的胎儿进行检查。
超声波检测的原理应用到工程上，就是超声探伤。只要向工件发射一束超声波，遇到工件内隐藏的裂纹、砂眼、气泡等，超声波就会发生不正常的反射波，再小的缺陷也逃不过它的检测，超声波成了工程师明亮的“眼睛”。
超声波能清洗精密零件吗
随着科学技术的发展，精密零件的清洗工作也越来越重要。对于那些形状复杂、多孔多槽的零件，像齿轮、细颈瓶、注射针管、微型轴承、钟表零件等，用人工清洗，既费时又费力。
对于一些特别精密的零件，像导弹惯性制导系统中齿轮等部件，不允许沾染一点污垢，用人工清洗又难以达到清洗标准。
如果请超声波帮忙，问题就能迎刃而解。只要把待洗的零件浸到盛有清洗液（如皂水、汽油等）的缸子里，然后再向清洗液里通进超声波，片刻工夫，零件就洗好了。
超声波为什么有这种本领呢？
原来，清洗液在超声波作用下，一会儿受压变密，一会儿受拉变疏，液体可受不了这番折腾，在受拉变疏时会发生碎裂，产生许多小空泡。这种小空泡一转眼又会崩溃，同时产生很强的微冲击波。这种现象在物理学上叫空化现象。因为超声波的频率很高，这种小空泡便急速地生而灭、灭而生。它们产生的冲击波就像是许许多多无形的“小刷子”，勤快而起劲地冲刷着零件的每一个角落。因此，污垢很快就被洗掉，绝对令人满意。如洗手表，人工洗要一件件卸下来，功效很低。用超声波洗只要把整块机芯浸到汽油里，通进超声波，几分钟就能洗好。
