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平面简谐波平面简谐波 第十二章第十二章 振动状态的传播叫波动, 激发波动的振动系统叫波源. 机械波 电磁波 波动 机械振动在弹性介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播. 两类波的不同之处 v机械波的传播需有 传播振动的介质; v电磁波的传播可 不需介质. 2反射 2折射 2干射 2衍涉 2能量传播 两类波的共同特征 一、波与振动 二、波的分类 产生条件： 1）波源； 2）弹性介质. 机械波：机械振动在弹性介质中的传播. 一、机械波产生的条件一、机械波产生的条件 第一节 机械波、平面简谐波 说明： 电磁波传播不需要介质； 横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. 特征：具有交替出现的波峰和波谷. 二、横波与纵波二、横波与纵波 波的传播是指振动状态的传播,媒质中各质点只在各自 的平衡位置附近振动,并不随着波的传播而向前离去. 仅在固体中传播. 纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. 可在固体、液体和气体中传播. 特征：具有交替出现的密部和疏部. 传播一个完整的波形所用的时间。 单位时间内传播完整波形的个数。 一个完整波的长度。 三、周期、频率、波长、波速三、周期、频率、波长、波速 2 2. .频率频率 1 1. .周期周期 T T 3 3. .波长波长 （与质点振动周期相同） （与质点振动频率相同） 即两相邻相位相同点间的距离。 波的传播速度。4 4、波速 、波速u u 振动速度 v ：某质元在自己的平衡 位置附近振动的速度。 波速（波的传播速度）（相速）u ： 反映波的振动状态传播的快慢，即意 味着振动位相传播的快慢。 .波的周期、频率只与波源有关，与介质无关。波 在不同介质中频率不变。 . 波速只与介质有关。不同频率的同一类波在同一 介质中波速相同。 波速 与介质的性质有关， 为介质的密度. 如声音的传播速度 空气，常温 左右，混凝土 横 波 固体 纵 波 液、气体 切变模量 弹性模量 体积模量 球 面 波平 面 波 * 波前 波面 波线 四、波线四、波线 波面波面 波前波前 1、波(射)线：波的传播方向. 2、波面(波阵面、同相面):同时开始振动的点连成的面. 3、波前：最前面的那个波面。 4、球面波：波阵面是球面的波.波线为以波源为中心的 径向直线. 5、平面波：波阵面是平面的波.波线方向与波阵面垂直. 例1 在室温下，已知空气中的声速 为340 m/s， 水中的声速 为1450 m/s ，求频率为200 Hz的声波在 空气中和水中的波长各为多少？ 在水中的波长 解由 ，频率为200 Hz的声波在 空气中的波长 例2 频率为3000Hz的声波，以1560m/s沿一波线传播 ，经过波线上的A点后，再经 而传至B点 ，求（1）B点的振动比A点落后的时间， 相当于多 少个波长； （2）声波在A、B两点振动时的周相差是多少； （3）又设质点振动的振幅为1mm，问振动速度是否 等于传播速度。 说明: （2） （1）小质元的振动速度与波速是两个概念； 例3 设在某时刻，一个向右传播的横波波形图如图，试 说明： （1）图中各质元在该时刻的运动方向； （2）1/4周期后，波形图如何？ t t后的波形后的波形 图图 说明 （1）波形图； （2） 横波、纵波均如此； （4）注意：质元处于最大位移时，速度为零。 （3）如何判断质点振动方向 A B C D E F G H 例4 设在某时刻，一个向右传播的平面余弦纵波波形图 如图， （1）试画出图中各点所代表的媒质质元的实际位置和运 动方向； （2）并说明这纵波在该时刻