大学物理课件：11 振动与波动_7f

1、111.1 简諧振动11.2 简諧振动的合成和分解11.5 机械波11.7 波的衍射和波的干涉11.9 电磁振荡与电磁波第11章 振动和波动2022/7/122驻波特征：驻波不传播状态(位相)驻波实质上是一种特殊的振动。驻波不传播波形驻波不传播能量注意：半波损失问题波腹波节2022/7/1211.8 多普勒（Doppler）效应3这是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。多普勒效应 波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率与波源发射频率不相同的现象。2022/7/12多普勒效应：当波源相与波接收器相对运动时，接收器接收到的波时间频率与波源的时间频率不一致。4声波的多普勒效应波源频率 ：波

2、源在单位时间内振动的次数。接收频率 ：观察者在单位时间内所观测到的完整波的数目。波的频率 ：单位时间内通过介质某点的完整波的数目。波源接收器波源移动速度接收器移动速度式中u 是波在该介质中的传播速率， 是波长。波源频率 ：波源在单位时间内振动的次数，波源发出的完整波数接收频率 ：观察者在单位时间内所观测到的完整波的数目波的频率 ：单位时间内通过介质某点的完整波的数目声波的多普勒效应1、波源和接收器都相对于介质静止单位时间内通过观察者的完整波的数目：波源接收器52、波源相对于介质静止，接收器以速度 相对于介质运动。声波的多普勒效应波在单位时间内传播距离接收器单位时间移动距离观察者在单位时间内所观

3、测到的完整波的数目为 62、波源相对于介质静止，接收器以速度 相对于介质运动。声波的多普勒效应波在单位时间内传播距离接收器单位时间移动距离7观察者接近波源， 接收频率升高观察者远离波源， 接收频率降低在波源的运动方向上，向着观察者一侧波长缩短了。 声波的多普勒效应3、波源相对于介质以 运动，接收器静止。由于观察者静止，所以他接收到的频率就是波的频率：8此时介质中的波长为 现在波的频率为 声波的多普勒效应3、波源相对于介质以 运动，接收器静止。接收频率为 波源接近观察者， 接收频率升高9波源远离观察者， 接收频率降低2022/7/1210声波的多普勒效应4、波源和接收器相对于介质同时运动。波源与

4、接收器相向接近运动，波源与接收器相反远离运动，多普勒频移多普勒蓝移多普勒红移11冲击波 当 时，波源就会冲出自身发出的波阵面，它所发出的波的一系列波面的包络是一个圆锥体，称为马赫锥。在这个圆锥上，波的能量高度集中,形成冲击波或激波，如核爆炸、超音速飞行等。 utSvSvSt 马赫锥 马赫数马赫锥锥面两侧媒质的物理性质有突变：压强、密度和温度。2022/7/1212超音速的飞机和子弹在空气中形成的激波。船体速度超过自身激发的水波波速而形成水面马赫锥。2022/7/1213多普勒效应的应用 谱线红移 测定星球相对与地球的速度 利用反射波多普勒效应原理的雷达系统、测定流体的流动、车辆导弹等运动目标的

5、速度； 医学上利用超声波多普勒效应测量人体血流速度等。2022/7/1214例 如图两汽笛A、B频率均为500Hz，A静止，B以60m/s的速度向右移动。两汽笛之间有一个观察者O，以 30m/s 的速度也向右移动。已知空气中声速为330m/s，求1)观察者O听到来自A的频率2)观察者O听到来自B的频率3)观察者O听到的拍频解 1)解 2)解 3) 观察者听到的拍频例 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为 。 已知空气中的声速为 ，求车速。 解 1）车为接收器，接收的频率为：2）车为波源，接收器接收的频

6、率为：车速15 、 都是车对地的速度16电磁振荡：电路中电量 q 和电流 I 的周期性变化。振荡电路：产生电磁振荡的回路。LC一、L C 电路无阻尼电磁振荡简谐振荡！11.9 电磁振荡与电磁波系统固有频率17（2）电流的变化超前电量特征量求法与机械简谐振动相同。其解系统的固有频率（1）无阻尼自由振荡是简谐振荡 ，qm、Im是常数 18求法与弹簧振子同:由t=0初始 、 值可求出 、 值。能量t =0t =T/4t =T/2q、I 、E、B、We 、Wm 都作周期性变化，产生电磁振荡。19振荡过程:20二、电磁波的发射与传播 根据麦克斯韦理论：变化的磁场与变化的电场互相激发形成电磁波HEL-C 振荡电路理论上可以发射电磁波。原因是电场、磁场分别集中在电容器、自感线圈中。太低，辐射功率很小BE211. 赫兹实验：(1)提高 (2)开放电路 天线(直线振荡电路)振荡电偶极子结论： 利用电偶极子产生电磁振荡，发射天线可以有效地发射电磁波。 设电磁波沿着 x 轴传播，理论和实践都证明 E 在Y 方向振动，H 在Z 方向振动。波函数:3.平面电磁波的波函数 电磁波的性质电磁波是横波, ， 的方向就是 的方向。(2) E和H 同相变化，而且数量上成比例：23(3) ，真空中媒质中折射率 电磁波的性