4振动和波动.ppt

1、1，2，演示实验横波模型、纵波模型、微弹簧纵波、激光倍频、马达是弦波、气体火焰驻波、多普勒效应(搅动蜂鸣器)、超声波喷泉、3，振动或扰动在空间中以恒定速度传播的，称为波，这称为机械振动变化电场和变化磁场在空间中的传播称为电波、光波、X射线等电磁波。机械波只能在介质中传播。例如，声波的传播需要空气作为介质，波的传播需要水作为介质。但是，电磁波(光)的传播不需要介质，可以在真空中传播。机械波和电磁波统称为古典波，它们表示某种实际物理量的波动。4，虽然各种波的具体物理机制不同，但它们都具有重叠性，都可以产生干涉和衍射现象。也就是说，它们所具有的波的普遍性质。机械波和电磁波都可以产生干涉和衍射现象，实

2、验表明，电子、质子、中子等微观粒子也可以产生干涉和衍射。因此，微粒也有可变性。简单谐振在空间中传播，称为简单谐波，它是最简单的波。我们以机械波的谐波为例，介绍波动的普遍性质。5，2.1机械波的形成和特征，1，机械波的形成，6，弹性介质中的元素被外部扰动振动时，振动通过物质源之间的弹性联系传播，形成波动机械波，波动成为振动状态，机械波形成的条件，“上游”某一时刻某元素的振动状态会在稍后的时刻出现在“下游”的某处。7、2、波的几何说明、“波线”(wave line):表示波传播方向的光线(波张艺兴)、“波面”(wave surface):介质振动相位相同的点组成的面(机械波)，演示实验水平、纵波模

3、型、细弹簧纵波、9、波前形状、平面波、方波、圆柱波周期、连续波、脉冲波、脉冲波，2，周期(周期)t:完全波通过虚线上的一点所需的时间。波源(波源、观察者均不移动时)、频率(frequency)、脚注波数(angular frequency)、4、波的特征量、11，3、波长(wave波源和介质共同确定)波长设置为波的空间周期性，12，2.2行波简波，无线电波的物理量，沿X轴传播。某种物理量扰动的传播称为行波。一、行波、13、x方向传播的性质。同样-具有在x方向传播的性质。说明行波的波函数：即，行波传播时物理杨怡位置和时间的变化。14，2，“简单谐波”(simple harmonic wave S

4、HW)，如果无线电波的扰动是简单谐波振荡，则这种波称为简单谐波(馀弦波、单色波)。1，一维平面简单谐波的波函数，x=0，元素振动方程为时，必须有波函数。由于没有吸收，振幅A保持不变。以机械波的横波为例，平面波在X方向传播，速度U，介质均匀无限，没有吸收。15，波在特定点的阶段反映该点质量圆的“运动状态”。因此，简单谐波的传播也是介质振动阶段的传播。相位速度(相位速度)，设置t时间x的位通过dt传递到(x dx)，当然可以得到。也就是说，简单谐波的波速是相位速度。16，2，是一维简单谐波函数的另一种表示，表示沿波传播方向增加的每一距离的比特后向2。说明：因此，x点落后于0点。17，是，反射波在S

5、中变成拓扑。如图所示，已知：y0=Acos t，波长，查找：反射波y(x，t)，解决方案：整个反射，a保持不变。波从0反射到x，距离l (l x)=2l x，相位后(2lx)/，在墙上更改反射相位，18，3，波函数的含义，(2) x=x0，(2) x=x0解决方案：波形曲线，当、t=0时。20，4，一维谐波波函数的复数表示，表示单位距离内步长的变化，波数定义：复数：波函数：x=零点的相位，示例自由粒子波函数，(自学书2.3)，set，U是波速，23，波动方程是由波函数得出的，但其解不限于行波。无论位移、电场还是磁场，如果与坐标、时间函数的关系是波动方程的解，那么其物理量的运动形式必须是波。24

6、，气体中：液体中：(体积系数)，比热，2，波速，25，固体中，(剪切系数)，(杨氏模量)，徐表2.2:地震波传播实际上在某些媒体中波速是，能产生色散现象的介质称为色散介质。不引起色散现象的介质称为无色散介质。牙齿波速与波的频率(波长)相关的现象称为色散。27，x光源的玻璃折射率为1。28，4，真空中电磁波的波动方程，方程2的两边的旋转度，方程1，4，是，29，30，真空中电磁波的波动方程：满足波方程的量是场矢量。31，2.5波的能量，1，波的能量，波在弹性介质中传播时，介质的质量因振动而有动能，因变形而有弹性能量。介质元素能量如何变化？能量传播规律怎么样？以弹性杆的狭隘横波为例，随着扰动的传播

7、，质量源的能量也向前传播。(威廉莎士比亚，坦普林，原语民，原语民，原语民，原语民)对于机械波来说，我们把波引起的介质的能量称为波的能量。32，“质量源”应变能Wp，振动动能Wk，剪切系数，34，能量传播：a，能量“堆”扩散。办公室；中，36，2，通过能量流密度(energy flux density)、能量流、波传播、能量传播、能量流密度S、单位时间内垂直于波的强度I、介质“特性阻抗”，(平均能量流密度)，机械能热动能(不可逆)；引起吸收的因素：稀疏、密度温差、热更换、非弹性碰撞中的分子机械能、机械能热动能(不可逆)；分子内部能量，(不可逆)。(1)内耗：(2)热传导：(3)分子碰撞：39，定

8、义吸收系数，平面波：设置=const。那么，40，空气：处理波传播方向的一般方法。频率和振幅可能会改变。出于某种原因，在无线电波中，42，发射者(辅助波)的波源(店员)就是在那一刻波的新波面。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，海浪，海浪，海浪)，某一时刻，一，惠更斯原理(1690)，一，原理的叙述，介质中所有波的点之后，牙齿波面的包络(波积)，2，原理的应用，已知T瞬，43，t-时间波面，T-时间波面，平面波，球面波，例如，均匀各向同性介质中的波传播：与波长相比，45，波通过窄缝隙时的衍射，46，(声音强度相同时)，47，3，波的反射和折射(reflection牙齿l=d a和l=2d a时

9、声音第二强)，声音非常强，77，每个曲线在相同的音量下徐璐表示不同频率的声音强度。80，81，超声波：20KHz声波，演示实验超声波喷泉，82，音响发光(青货里学术界安宇)，83，由于波源和观察者的运动，观测频率与波源频率不同的现象。2.9多普勒效应(Doppler effect)，1，机械波的多普勒效应，波源S与观察者R的连接方向，将量子反运动的方向设定为速度的正方向。(相对媒体)，(相对媒体)，(波长频率)，(观察频率)，(演示实验)蜂鸣器，84，vS=0，vR 0(接近R牙齿S)，vR 0(接近R，88，yes停止声源S频率S=300Hz，声速u=330m/s，观察者R向右移动速度vR=

10、60m/s，反射墙向右移动v=100m/s。解释：R牙齿接收的声源发射波频率：反射壁接收声源发射波频率：球体：R测量拍摄频率B=？R牙齿接收的反射壁反射波的频率：89，拍摄频率：载波反射壁速度v=100m/s。测量了拍摄频率，90，2，电磁波的多普勒效应，当时仍有横向多普勒效应，电磁波与机械波不同，不需要介质。可以证明光源和观察者的相对速度决定接收频率。可以从相对论中导出：91，光源和观察者的相对运动发生在两个连接上，即0，两者以速度V徐璐接近。两者徐璐相距很远：多普勒红移(“big bang”宇宙学)，92，3，冲击波(shock wave)，(Mach number)，(93，94)，启动脉冲和阻塞脉冲。如果高能带电粒子比光在介质中所占的速度快，就会发生锥形电磁波切伦科夫辐射。可用于检测高能带电粒子。脉冲叠加，还使用，4，多普勒效应应用节目：速度测量(固体、液体、气体)卫星追踪(数P95 96)，不容易发生，95，警察用多普勒测速仪测量，超声波多普勒效应测量血液流量，96，*，97、2、组速度、组