波类知识串讲.doc

波类知识串讲：机械波：一、理解机械波的形成及其概念1、机械波产生的必要条件是：(1)有振动的波源；(2)有传播振动的介质。2、机械波的特点：后一质点重复前一质点的运动，各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。3、机械波运动的特点：机械波是一种运动形式的传播，振动的能量被传递，但参与振动的质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。4、描述机械波的物理量关系：注：各质点的振动与波源相同，波的频率和周期就是振源的频率和周期，与传播波的介质无关，波速取决于质点被带动的“难易”，由介质的性质决定。5、波动图像：表示介质各质点在某一时刻相对平衡位置的位移的规律。其中：横坐标表示各质点的位置；纵坐标表示该时刻介质各质点偏离各自的平衡位置的位移。波的图像能反映的物理量：振幅和波长；该时刻介质各质点的位移；已知波的传播方向，可确定该时刻介质各质点的振动方向，也可反过来运用；已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图；已知波的传播速度大小和方向，可确定图像上介质各质点的振动图像。二、波特有的现象1、波的反射：波遇到障碍物返回原介质继续传播的现象。2、波的折射：波由一种介质进入另一种介质时，在两种介质的界面上传播方向可以发生变化的现象。3、波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播；在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时分别引起的位移的矢量和。、4、波的干涉：(1)波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和减弱的区域互相间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做波的干涉图样。(2)产生干涉的条件：两列波的频率(或波长)相同。(3)若两波源S1、S2振动完全相同，到P点的距离分别为r1、r2，则距离差x|r1r2|当xn时，P点振动加强；时，P点振动减弱（n0、1、2、3、）。5、波的衍射(1)波的衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射。(2)发生明显衍射现象的条件：障碍物或缝、孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。6、一切波都能发生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的现象。7、多普勒效应(1)多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。(2)当波源和观察者相对于介质都不动时，观察者接收到的频率等于波源的频率。(3)当波源与观察者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化，观察者接收的频率却发生了变化。如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。三、波的图像的应用1、横波的传播方向与质点振动方向的关系已知波的传播方向，判断某一质点的振动方向，或反过来由某一质点振动方向判断波的传播方向，方法互逆，主要有两种：(1)波形平移法：将原波形(图中实线)沿波的传播方向平移l/4(图中虚线)，则某一质点的运动方向就由实线上的位置指向虚线上对应位置的方向，图中A、B、C各点运动方向如图所示:(2)“上下坡法”：沿着波的传播方向走波形状“山路”，从“谷”到“峰”的上坡阶段上各点都是向下运动的，从“峰”到“谷”的下坡阶段上各点都是向上运动的，即“上坡下，下坡上”，图中A、B点即为“下坡上”；C点为“上坡下”。其中方法(1)有助理解，方法(2)简捷。2、已知波速v和某一时刻波形，画出再经t时间的波形图，方法有二：(1)平移法：先算出经t时间波传播的距离xvt，再把波形沿波的传播方向平移x即可。因为波动图像的重复性，若已知波长L，则波形平移nL时波形不变，当xnL+xL时，可采取去整(nL)留(xL)的方法，只需平移xL即可。(2)特殊点方法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它们相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再将t换算为nT+xT，其中n为正整数，T为周期，x为真分数。由于经nT波形不变，所以也采取去整(nT)留(xT)的方法，分别做出两特殊点经xT后的位置，然后按正弦规律画出新波形。3、波动问题中的多解性主要考虑：(1)波的空间上周期性，即沿波的传播方向相距为波长整数倍的多个质点的振动情况完全相同。(2)波的时间上周期性，即波在传播过程中，经过整数倍周期时，其波形图线相同。(3)波的传播方向的双向性，同样两个时刻的波形，向左和向右传播所平移的距离是不同的，如上图中的两个时刻波形，若向左传播，则这段时间内波形平移(1/4+n)个波长；若向左传播则这段时间传播(3/4+n)个波长。电磁波一、电磁场和电磁波1、麦克斯韦的电磁场理论变化的磁场能在周围空间产生电场，变化的电场能在周围空间产生磁场，变化的磁场产生的电场叫感应电场，感应电场的电场线是闭合曲线，且感应电场的存在与空间是否存在闭合电路无关。若磁场(或电场)的变化是均匀的，产生的电场(或磁场)是稳定的；若磁场(或电场)的变化是振荡的，产生的电场(或磁场)也是振荡的。二、电磁波1、电磁波：变化的电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。2、电磁波的特点：电磁波是横波，在电磁波中，电场矢量和磁场矢量的振动方向互相垂直，且都与波的传播方向垂直。电磁波在真空中可以传播。电磁波在空间的传播速度v与其波长和频率f的关系满足：。任何频率的电磁波在真空中的传播速度均相同，为3108m/s，且电磁波的频率(或周期)跟产生电磁波的振荡电路的固有频率(或周期)相同。电磁波具有能量，电磁波向外传播的过程也是电磁能量向外传播的过程。三、无线电波1、无线电波的发射：发射无线电波，要采用开放电路，通过天线与地线，让电场和磁场分散到尽可能大的空间，可有效地将能量传播出去。为了传递信息，发射的无线电波是经调制的振幅或频率随信号而改变的调幅或调频波。2、接收无线电波，要通过调谐和解调。调谐就是通常所说的选台，使接收电路的固有频率与被接收的电磁波频率相同而发生电谐振电磁振荡中的共振，从而在接收电路中产生最大的感应电流；解调是调制的逆过程，是从接收到的经调制的高频振荡中“检”出所携带的信号的检波过程。检波后的信号再经放大、重现，就可被收看或收听。3、电视是无线电波的发射和接收的实际应用。在电视发射端，由摄像管摄取景物并将景物反射的光转换为电信号，通过天线将带有信号的电磁波发射出去，在电视接收端，由显像管把电信号还原成景物的像。4、雷达雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备，它利用了电磁波遇到障碍物要反射的特性。波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性越强。因此，雷达用的是微波波段的无线电波。光的折射一、折射定律折射光线跟入射光线、法线共面，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角与折射角的正弦之比为一定值。二、折射率反映介质对光的偏折本领大小的量。光从真空射入介质时，入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比叫这种介质的折射率，即，它也等于光在真空中的速度c跟光在该介质中的速度v之比，即：。n越大，反映折射光线对入射光线的偏折越大。说明：1、垂直入射时：i0, r0，折射光线与入射光线共线。2、折射现象中，光路也可逆。三、全反射1、临界角A：当光由光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，将折射角等于90的入射角称为临界角，。2、产生全反射的条件：光由光密介质射向光疏介质；入射角大于临界角。注意：光疏介质和光密介质的比较：在光疏介质中，光的传播速度大，介质的折射率小；在光密介质中，光的传播速度大，介质的折射率大。必须注意光疏、光密介质是相对的，任何两种透明介质都可以通过比较光在其中速度的大小或折射率的大小来判定哪种介质是光疏或光密介质。在光由光密介质向光疏介质入射时，在满足入射角大于临界角的条件下，会发生全反射现象。3、全反射棱镜截面为等腰直角三角形，且临界角小于45的棱镜，称为全反射棱镜。(1)垂直一个直角面射入棱镜的光线将在斜面上产生一次全反射，使入射光线的方向改变90（如图）。(2)垂直斜面射入棱镜的光路将在两个直角面上发生两次全反射，使入射光线的方向改变180（如图）。全反射棱镜和平面镜在改变光线方向上效果相同。但用平面镜反射时，在镀层表面会有一定的光能被吸收。所以全反射棱镜优于平面反射镜。四、棱镜的色散白光通过三棱镜发生色散，说明各色光的偏向角不同。反映玻璃对各色光的折射率不同，因而不同色光在玻璃中的传播速度是不同的。一束白光通过三棱镜后，在后方屏上形成清晰的由红到紫依次排列的各种单色光的光谱，由现象可知，玻璃对紫光的折射率较大。 如下图阳光的色散。光电效应现象一.光电效应规律1. 每种金属都有发生光电效应的极限频率2.光电效应的产生几乎是瞬时的3.光电子的