這個計算機的用途
都卜勒效應指的是當音源朝你靠近或遠離時,你所聽到音高的變化——最典型的例子,就是救護車鳴笛由近而遠時那種「先升後降」的聲調轉折。這個計算機會根據音源發出的頻率、音源與觀察者的相對速度,以及空氣溫度(溫度決定了音速),計算出觀察者實際聽到的頻率。
使用方法
輸入音源頻率 f_0(單位為赫茲 Hz)、空氣溫度(攝氏度)以及兩者的速度(單位為 km/h)。請特別注意正負號的規定:音源速度 V_s 朝觀察者靠近時為正值,遠離時為負值;觀察者速度 V_o 遠離音源時為正值,靠近時為負值。系統會先將速度換算成每秒公尺(m/s),再代入公式計算。
公式說明
首先由溫度推算音速:
v = 331.5 + 0.61 T
(在 20°C 時約為 343.7 m/s)。接著計算觀察者聽到的頻率:f = f_0 · ((v - V_o) ÷ (v - V_s))
當音源靠近時,分母變小、音高升高;當觀察者遠離時,分子變小、音高降低。
實例演算
假設汽車喇叭發出 f_0 = 440\ Hz,空氣溫度 20°C,汽車以 V_s = 135\ km/h 朝你駛來,而你站著不動(V_o = 0)。音速為
331.5 + 0.61 × 20 = 343.7\ m/s
V_s = 135 × 0.2777778 = 37.5\ m/s
因此 f = 440 × ((343.7) ÷ (343.7 - 37.5)) = 440 × ((343.7) ÷ (306.2)) ≈ 493.89\ Hz
——原本 440 Hz 的「A 音(La)」升高到接近「B 音(Si)」,音高明顯往上跳了一階。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
為什麼音源經過之後,聽到的音高會驟降?
當音源開始遠離時,\(V_s\) 變成負值,分母隨之變大,\(f\) 便降到比 \(f_0\) 還低。
如果音源達到音速會怎樣?
此時分母 \((v - V_s)\) 趨近於零,公式會發散——這正是震波前緣/音爆(sonic boom)的情況,因此本工具會標示為超出計算範圍。
為什麼要輸入溫度?
空氣中的音速會隨溫度改變;空氣愈暖,聲音傳得愈快,都卜勒頻移也會略有不同。