机械波PPT幻灯片课件

5驻波,振幅相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象.,一、驻波现象及形成,1,驻波的形成,2,实验弦线上的驻波：,波节OBDFH,波腹ACEG,3,1、驻波方程,二、驻波方程及特点,4,1）振幅分布（波腹与波节）,2、驻波的特点,5,相邻波腹间的距离为：,相邻波节间的距离为：,相邻波腹与波节间的距离为：,因此可用测量波节（腹）间的距离，来确定波长。,波腹,波节,6,2）相位分布,7,驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复变化，在相邻的波节间发生动能和势能间的转换，动能主要集中在波腹，势能主要集中在波节，但无长距离的能量传播.,3）能量分布,8,4)振动的简正模式,9,两端固定的弦振动的简正模式,一端固定一端自由的弦振动的简正模式,10,满足,故称为波,驻波,平面(传播)波,行波,3、驻波与行波的区别,11,边界条件,驻波一般由入射、反射波叠加而成，反射发生在两介质交界面上，在交界面处出现波节还是波腹，取决于介质的性质.,波疏介质,波密介质,介质分类,波阻,三、相位跃变（半波损失）,12,入射波在介质界面反射时发生反相的现象称为半波损失。,13,当波从波密介质垂直入射到波疏介质，被反射到波密介质时形成波腹.入射波与反射波在此处的相位时时相同，即反射波在分界处不产生相位跃变.,14,当波从波疏介质垂直入射到波密介质，被反射到波疏介质时形成波节.入射波与反射波在此处的相位时时相反,即反射波在分界处产生的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失.,15,例6-7在x轴的原点处有一波源，振动方程为,发出的波沿x轴正方向传播，波长为，波在x=x0(正值)被一刚性壁反射，求（1）入射波方程；（2）反射波方程；（3）驻波方程；（4）所有的波腹和波节的位置。,16,波源或观察者相对于介质运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。,6多普勒效应,一、机械波的多普勒效应,(1)波源不动，观察者以速度vR相对于介质运动,波源速度vS=0,观察者向波源运动的速度为vR(0),17,波源S静止,观察者O以速度vR相对介质运动,单位时间内，位于观察者左边的波源发出的波向右传播了距离u，同时观察者向左移动了距离vR,这相当于波通过观察者的距离为u+vR。,单位时间内，通过观察者的完整波的个数(频率)为：,若O背离S运动,则以vR代替vR。,18,观察者O相对介质静止，波源S以速度vS相对介质运动，观察者测得的波长:。,(2)观察者不动，波源以速度vS相对于介质运动,19,单位时间内通过观察者O的完整的波的个数(频率)：,当波源背离观察者运动时,以代替即可。,观察者测得的波长:,20,水波的多普勒效应（波源向左运动）,21,波源的运动使得波长变短：,观察者的运动使得单位时间内通过观察者的总长度变为：,当波源与观察者背离而去时，上式的和分别用和代替。,(3)观察者与波源同时相对介质而运动,在观察者运动的情况下，频率改变是由于观察者观测到的波数增加或减少；在波源运动的情况下，频率改变是由于波长的缩短或伸长。,22,例：车上一警笛发射频率为1500Hz的声波,该车以20m/s的速度向某方向运动，某人以5m/s的速度跟踪其后，已知空气声速为330m/s。求该人听到的警笛发声频率以及在警笛后方空气中声波的波长。,解：由已知条件得,人听到的频率为：,23,警笛后方的空气不随波前进，即有。,空气中波长：,解毕。,24,电磁波的传播不依赖弹性介质，电磁波以光速传播，在涉及相对运动时应考虑相对论时空变换关系。,当波源和观测者在同一直线上运动时，得到,V波源和接收器之间相对运动的速度。,波源与观测者相互接近时,V取正值，接收到的频率比发射频率高，称为紫移，;反之,V取负值，接收到的频率比发射频率低，称为红移。,*二、电磁波的多普勒效应,25,当波源运动的速度vS超过波速时,波源将位于波前的前方,