大学物理振动波动复习资料课件

大学物理

期末总复习Review主要内容一、振动二、波动三、光的干涉四、光的衍射五、光的偏振六、量子物理主要内容一、振动二、波动三、光的干涉四、光的衍射五、光的偏振六、量子物理30%选择、填空、计算40%选择、填空、计算30%主要以选择填空主要内容一、振动二、波动三、光的干涉四、光的衍射五、光的偏振六、量子物理5二掌握描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会用于简谐运动规律的讨论和分析.一掌握描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物理意义及各量间的关系.一、振动基本要求：三掌握简谐运动的基本特征，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义.四理解同方向、同频率简谐运动的合成规律.6

基本概念：简谐振动、振幅、频率、相位、简谐振动方程、旋转矢量、振动能量、同方向同频率谐振动的合成二主要内容1、简谐振动及其特征——弹性回复力简谐运动的特征：加速度与位移的大小x成正比，方向相反证明题72、描述谐振动的物理量

（1）振幅图（2）周期、频率弹簧振子周期

周期

频率

圆频率

周期和频率仅与振动系统本身的物理性质有关8

相位的意义:

表征任意时刻（t）物体振动状态.物体经一周期的振动，相位改变.（3）相位相位初相位（4）相位差讨论

相位差：表示两个相位之差

1）对同一简谐运动，相位差可以给出两运动状态间变化所需的时间．910

2）对于两个同频率的简谐运动，相位差表示它们间步调上的差异（解决振动合成问题）.同步为其它超前落后反相113、旋转矢量用旋转矢量求相位用旋转矢量画振动曲线几种常见的简谐振动1）弹簧振子：2）单摆：124、谐振动的能量5、同方向同频率谐振动的合成合振动为

线性回复力是保守力，作简谐运动的系统机械能守恒.13

两个同方向同频率简谐运动合成后仍为同频率的简谐运动（1）当（2）当——合振动加强——合振动减弱（3）一般情况，两分振动既不同相也不反相，则合振动振幅在A1+A2和|A1-A2|之间取值。14振动练习题15理解描述简谐波的各物理量的意义及各量间的关系.理解机械波产生的条件．掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法．理解波函数的物理意义．理解波的能量传播特征;三了解惠更斯原理和波的叠加原理.理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件.四理解驻波及其形成，了解驻波和行波的区别.五了解机械波的多普勒效应及其产生的原因.二、波动基本要求16振动和波动的关系：波动——振动的传播；振动——波动的成因

波动的种类：机械波、电磁波、物质波17概念：机械波、横波、纵波、振幅、频率、波长、波速、波函数、波的能量二主要内容1、机械波的产生条件能传播机械振动的媒质（空气、水、钢铁等）（2）介质作机械振动的物体（声带、乐器等）

（1）波源

波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.注意183、波长波的周期和频率波速波长：同一波线上，两个相邻的、相位差为2的振动质点间的距离。即一个完整波形的长度。用表示。2、横波与纵波（1）横波特点：波传播方向上各点的振动方向与波传播方向垂直（2）纵波（又称疏密波）

特点：质点的振动方向与波传播方向一致OyAA-19周期T

波传过一波长所需的时间，或一完整波通过波线上某点所需的时间.

频率

单位时间内波向前传播的完整波的数目.（1

内向前传播了几个波长）决定于介质的性质（弹性模量和密度）波在介质中传播的速度波速四个物理量的联系20（2）波函数的物理含义（波具有时间的周期性）1）一定，

变化

表示点处质点的振动方程（的关系）4、波函数及其物理意义（1）平面简谐波的波函数21

y

o

x2）

一定变化

该方程表示时刻波传播方向上各质点的位移,即时刻的波形（的关系）22

方程表示在不同时刻各质点的位移，即不同时刻的波形，体现了波的传播.O3）、都变从形式上看：波动是波形的传播.从实质上看：波动是振动的传播.

对波动方程的各种形式，应着重从物理意义上去理解和把握.

235、平面简谐波的能量

体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大.体积元的位移最大时，三者均为零.(1)在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随作周期性变化，且变化是同相位的.(2)

任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量.任一体积元的机械能不守恒.波动是能量传递的一种方式.

24驻波（1）驻波的形成条件两列振幅相同的相干波相向传播（2）、驻波方程——驻波方程正向负向或25

驻波方程讨论10

(1)振幅随x

而异,与时间无关26

当为波节(的奇数倍)为波腹

当时(的偶数倍)时27相邻波腹（节）间距相邻波腹和波节间距

结论有些点始终不振动,有些点始终振幅最大.xy波节波腹振幅包络图28(2)

相位分布结论相邻两波节间各点振动相位相同29结论一波节两侧各点振动相位相反xy30（1）已知振动方程写波动方程（2）已知波形曲线写波函数（3）写反射波波动方程必考题型！！！波动练习题31

例

一简谐波沿轴正向传播，已知振幅、频率和速度分别为，设时的波形曲线如图，求1）处质点振动方程；2）该波的波函数.

波函数解：32

例一简谐波沿轴正向传播，已知点振动曲线如图，求1）点振动方程、2）波函数。波函数332

如图,

一平面简谐波从无限远处向右传播，波速，波线上一点P的振动方程为，点Q位于P左端0.5m处，分别以P、Q为坐标原点，写出波动方程.

0.5mQ

P

x/m34解(1)

以点P为坐标原点建立坐标如图波动方程为OQ

P

x/m35波动方程为,点Q振动在时间上超前点P(2)

若以点Q为坐标原点(如图)则点P的坐标O0.5mQ

P

x/m主要内容一、振动二、波动三、光的干涉四、光的衍射五、光的偏振六、量子物理37三、波的干涉（1)波的迭加原理

波传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.

波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成.

频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定。(2)波的干涉38(3)干涉加强和减弱的条件——合振幅最大(相长干涉)——合振幅最小(相消干涉)当相位差不满足上述条件时，合振幅介于最大和最小之间。39若，则上述条件变为——合振幅最大(相长干涉)——合振幅最小(相消干涉)或或称为波程差（波走过的路程之差）相干光振动方向相同；相位差恒定。

频率相同；

1.相干条件2.利用普通光源获得相干光的方法(1)分波阵面法；(2)分振幅法。此外，激光是目前最理想的相干光源。三、光程光程差1.光程:

nr2.光程差δ=n2r2–n1r13.光程差与相位差关系一、双缝干涉2.光程差4.暗纹条件1.条纹间距三、光的干涉干涉结果：白光入射时中央为白色亮纹，其它各级为彩条纹。且随着级次k的增大，条纹将发生重叠。（等间距）单色光入射时为一组明暗相间的直条纹。3.明纹条件δ=dsin2.光程差（入射光垂直入射时）1.干涉条纹复色光入射时，则干涉条纹为彩色条纹。四、薄膜干涉单色光入射时为明暗相间的同心圆环。越向外侧，条纹越细越密。3.明环条件4.

暗环条件e暗纹条件:六、等厚干涉——单色光入射明纹条件:条纹宽度光程差干涉条纹：与棱边平行的明暗相间的直条纹（等距）。10.0470.0170.0470.017-2(

/a)-(/a)/a2(/a)2.单缝衍射的光强分布一、单缝衍射——单色光入射1.衍射图样单色光入射，为明暗相间直条纹。中央条纹宽度是其它条纹的两倍，且最亮。四、光的衍射

相对光强曲线0