哈工大大学物理-机械波-刘星斯维提整理详解PPT课件VIP

.,1,两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播彼此相遇叠加而形成的波。,15-6驻波,.,2,驻波表达式,不具备传播的特征,驻波是各点振幅不同的简谐振动的集体表现,设两列相干波：,.,3,波节,波腹,/4,.,4,波腹位置,当,(n=0,1,2),当,波节位置,(n=0,1,2),.,5,一、驻波的特点,有波腹和波节，且相邻的波腹与波腹或波节与波节间距离为,相邻的波节与波腹间的距离为,振幅：,.,6,2.相位：,质点分段振动,同一段(相邻两波节间)：相位相同,相邻两段(波节两侧):相位相反。,振动因子中无x，,故无相位及波形的传播。,相位不传播,波形不传播,合平均能流密度为,3.能量：,平均说来没有能量的传播。,能量不传播,.,7,能量由两端向中间转移，,瞬时位移为0，,能量由中间向两端转移，,势能动能。,动能最大。,势能为0，,动能势能。,驻波中没有能量的定向传播，,能量只是在波腹与波节之间，进行着动能和势能的转换。,.,8,反射点b处是节、腹？,反射波,透射波,三、半波损失（相位跃变）,特性阻抗,z大波密媒质,z小波疏媒质,一般而言：,透射波：,还是z1z2，,若忽略透射，则入射和反射波的波形如下：,.,9,若忽略透射，则入射和反射波的波形如下：,当波密波疏，反射波和入射波同相,当波疏波密，反射波在反射处发生了的相位突变,-半波损失,.,10,若,称为半波反射,若,称为全波反射,（从波疏媒质进入波密媒质）,（从波密媒质进入波疏媒质）,.,11,四、两端固定的弦中的驻波简正模式,限定：两端为波节,可能的模式,.,12,每种可能的稳定振动方式称作振动系统的一个简正模式。,.,13,系统究竟按那种模式振动，取决于初始条件。一般是各种简正模式的叠加。,当周期性强迫力的频率与系统（例如，弦）的固有频率之一相同时，产生强驻波，系统中该频率振动的振幅最大-共振,例：长为L的弦线，波在线中的传播速度为,改变T或L,即改变,.,14,.,15,1.声强-声波的强度,15-7声波,（可闻）声波：,次声波：,超声波：,.,16,2.声强级（L）,定义：某声波的声强为I，则声强级：,I0为人耳听得到的最小声强（标准声强）,（Bel）,单位：贝尔（bel）,或“分贝”,3.超声波及应用,超声波的产生:,通常利用电磁振荡与机械振动的转换来实现,电声换能器,压电换能器,磁致伸缩换能器,超声波发生器:,.,17,电声换能器,压电换能器,磁致伸缩换能器,压电换能器,利用具有压电效应的陶瓷晶体(如石英,钛酸钡,锆钛酸铅等)制成.,压电效应:晶体在周期性压力作用下,产生周期性的电压.,逆压电效应:晶体在周期性电压作用下,产生周期性的机械振动(或称为电致伸缩效应)-产生超声波,磁致伸缩换能器,利用具有磁致伸缩效应的铁磁材料(如纯镍,镍钴合金和钴铁氧体等)制成.,超声波发生器:,磁致伸缩效应:,指材料在周期性磁场的作用下,发生的周期性的伸缩效应.,-产生超声波,.,18,磁致伸缩效应:,指材料在周期性磁场的作用下,发生的周期性的伸缩效应.,-产生超声波,超声波接收器:利用压电效应和逆磁致伸缩效应,超声波信号,电信号,超声波的应用:,超声波的特点:,声强大,方向性好,穿透性好,探测海洋深度,海底地形,鱼群,舰艇等.,超声探伤,医疗检测,超声粉碎,焊接,钻空,清洗等,.,19,多普勒效应:当波源S和接收器(观察者)R有相对运动时,接收器所测得的频率R不等于波源振动频率S的现象。,设S和R的运动沿二者连线。,符号规定:S和R相互靠近时,vS、vR为正，反之为负；u恒取正值,三个频率:,S波源的振动频率,波(在介质中)的频率,R接收频率,15-8多普勒效应,Vs波源相对介质的速度VR观测者相对介质的速度,u波在介质中的传播速度,三个速度：,.,20,分几种情况讨论:,S=,但R=?,一、波源静止,接收器运动(vS=0,vR0),设R向着静止的S运动，,单位时间内R所接收的波的个数为,因为S=,R靠近S时(vR0),有RS。,R远离S时(vR0、VR0),S、R相互远离时(例如VS0),S、R相互远离时(例如VS0、VR0),.,25,水波的多普勒效应（波源向左运动）,.,26,警察用多普勒测速仪测速,.,27,电磁波的多普勒效应：,接近：,远离：,速度监测器,速度监测原理,微波雷达发射器,探测器,数据处理系统,V表示波源与接收器间的相对运动速度,监测雷达发射微波，频率为S，,被以速度V运动的汽车接收,汽车反射微波信号，接收器接收到的频率为,.,28,监测雷达发射微波，频率为S，,被以速度V运动的汽车接收,汽车反