大学物理学（第3版）：大学物理学（第3版）：6-1 机械波的形成和传播

1、61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 第六章第六章 机械波机械波 6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 6.2 6.2 平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数 6.3 6.3 波的能量波的能量 声强声强 6.4 6.4 惠更斯原理惠更斯原理 波的叠加和干涉波的叠加和干涉 6.5 6.5 驻波驻波 6.6 6.6 多普勒效应多普勒效应 冲击波冲击波 6.7 6.7 色散色散 波包波包 群速度群速度 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 2 波动波动 振动振动在空间的在空间的传播传播过程过程. 机械波

2、机械波 电磁波电磁波 经典波经典波 机械振动在机械振动在弹性弹性介质中的传播介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播交变电磁场在空间的传播. 两类波的两类波的不同不同之处之处 v机械波的传播需有传机械波的传播需有传 播振动的播振动的弹性弹性介质介质; v电磁波的传播可电磁波的传播可 不需介质不需介质. 2能量传播能量传播 2反射反射 2折射折射 2叠加性叠加性 2干涉干涉 2衍射衍射 两类波的两类波的共同共同特征特征 波动是自然界常见的、重要的物质运动形式波动是自然界常见的、重要的物质运动形式 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 61 61 机械波的形

3、成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 4 一一 机械波产生的条件机械波产生的条件 波是振动运动状态的传播，介质的质波是振动运动状态的传播，介质的质 点并不随波传播点并不随波传播. 注意注意 机械波：机械机械波：机械振动振动在在连续介质连续介质内的传播内的传播. 产生条件：产生条件： 有作机械振动的物体有作机械振动的物体波源波源 有连续的介质有连续的介质. . 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 5 横波：振动方向与传播方向横波：振动方向与传播方向垂直垂直的波的波. （只能在固体中传播（只能在固体中传播 ） 二二 横波和纵波横波和纵

4、波 特征：具有交替出现的波峰和波谷特征：具有交替出现的波峰和波谷. 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 6 纵波：质点振动方向与波的传播方向纵波：质点振动方向与波的传播方向平行平行的波的波. （能在固体、液体和气体中传播）（能在固体、液体和气体中传播） 特征：具有交替出现的密部和疏部特征：具有交替出现的密部和疏部. 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 7 波传播到的空间称为波传播到的空间称为波场波场. .在波场中，代表波的在波场中，代表波的 传播方向的射线，称为传播方向的射线，称为波射线波射线，也简称为，也

5、简称为波线波线. . 三三 波线和波面波线和波面 波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹，谓波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹，谓 之之波面波面.某一时刻波源最初的振动状态传到的波面叫某一时刻波源最初的振动状态传到的波面叫 做做波前波前或或波阵面波阵面，即最前方的波面，即最前方的波面. 按波面的形状分类：按波面的形状分类：平面波、球面波和柱面波等平面波、球面波和柱面波等. 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 8 * 球球 面面 波波平平 面面 波波 波前波前 波面波面 波线波线 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波

6、机械波 9 简谐波：简谐波：波源以及介质中各质点的振动都是谐振动波源以及介质中各质点的振动都是谐振动 四四 简谐波简谐波 * *五五 物体的弹性形变物体的弹性形变 如果外力不超过一定限度，在外力撤去后，物体的如果外力不超过一定限度，在外力撤去后，物体的 形状和体积能完全恢复原状，这种形变称为形状和体积能完全恢复原状，这种形变称为弹性形弹性形 变变.这个外力限度称为这个外力限度称为弹性限度弹性限度. 形变的几种基本形式：形变的几种基本形式：长变长变 、切变、切变 、容变、容变 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 10 1、波速、波速 ：波动过程中，某一

7、振动状态（即振：波动过程中，某一振动状态（即振 动相位）单位时间内所传播的距离（又称动相位）单位时间内所传播的距离（又称相速相速）. 六六 描述波动的几个物理量描述波动的几个物理量 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 11 波速 与介质的性质有关， 为介质的密度. 如声音的传播速度 sm4000 sm343空气，常温 左右，混凝土 G u / E u / B u 横 波 固体 纵 波 液、气体 切变模量 杨氏模量 容变模量 61 61 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 第第6 6章章 机械波机械波 12 波长波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相位：沿波的传播方向，两个相邻的、相位 差差 为为 的振动质点之间的距离的振动质点之间的距离, 即一个完整波形即一个完整波形 的长度的长度. 2 2、波动周期和频率波动周期和频率