第十章 波动 10-01.ppt

1、第十章了解波动、基本学习要求、一、机械波的产生条件及其传播机制。 二、理解频率、波长和波速等概念。 三、掌握建立平面简并谐波函数的方法，了解波函数的物理意义。 四、理解波浪的能量特征。 五、理解惠更斯的原理。 六、了解波的叠加原理，掌握相干波的条件以及波的距离差和相位差的关系。10-1机械波的一些概念，一、机械波发生的条件，波动是振动的传播过程。 机械波：机械振动在介质中传播的过程。 弹性介质，注：波动是波源的振动状态和振动能在介质中传播，介质的质点不随波前进。 波源、电磁波：变化的电场和变化的磁场在空间中传播的过程。 二、横波和纵波、横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。 横波波形的特点：

2、波峰和波谷交替出现，注：固体中可以传播横波和纵波，液体、气体中只能传播纵波。 纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。 纵波波形特征：疏密相间、振动方向、传播方向、机械波的传播特征，(1)波动是振动状态的传播。 介质中的各质点在平衡位置附近振动，并不是“随波流动”。 (2)波动是相位的传播。 在波的传播方向上，各质点的振动相位依次延迟。 (3)波动是能量的传播。 三、波长波的周期和频率波速、波长：同一波线上相邻的相位差2的振动质点间的距离。 波长反映了波动的空间周期性，即完整波形的长度。 波的周期t、波前进一个波长的距离所需的时间、波的频率、周期的倒数、波的周期和频率是介质中的各质点的振动周期

3、和频率，与波源的振动周期和频率相等。 周期和频率反映波动的时间周期性，即振动相位的传播速度，也称为相速，波速u :波速和波长由介质的性质决定。 在波动的过程中，某个振动状态(即振动相位)在单位时间内传播的距离，波的频率与介质的性质无关，由波源决定。 注意：波速因媒体而异。 结论相同频率的波，其波长因介质而异。 波速、周期与波长之间有如下关系： P44例1、(长变的情况下)、应力或应力、应变或应力、截面积、杨氏模量、(滑动的情况下)、切向力、柱体底面积、滑动弹性模量、固体流体与气体中的纵波的波速：k体积弹性模量、无波动时的流体参照摩尔质量、容变、V0 V、理想气体：P45表15-1的一部分介质中

4、的声速、四、波浪线波的波面只有一个。 波浪线：沿波浪传播方向形成的带箭头的线。 波浪线的指向表示波浪的传播方向。 波前：在波动过程中，振动相位连接同一点的面(简称波前)。 平面波：波面为平面，球面波：波面为球面，柱面波：波面为柱面，平面波、球面波、各向同性介质中传播时，波线与波面垂直。 注：在远离波源的球面波面上的任何小部分都可以视为平面波。 另外，例1频率3000Hz的声波以1560m/s的传播速度沿着一条波线传播，在通过波线上的a点后，进而经由13cm传输到b点。 求： b点的振动比a点慢的时间。 a、b两点振动时的波相位差是多少？ 将波源设为简并谐振动作，将振幅设为1mm，求出振动速度的

5、振幅，求出与波的传播速度相等、或者解波的周期、波长、b点比a点延迟的时间即。 a、b两点之差、b点比a点延迟的差，如果振幅A=1mm，则振动速度的振幅为振动速度交替，其振幅为18.8m/s，远小于波速。横波传播过程中各质点在其平衡位置附近振动，振动方向与传播方向垂直。 例2某时刻的绳上横波的波形曲线如下图所示，水平箭头表示该波的传播方向。 图中a、b、c、d、e、f、g、h、I的各质点的运动方向分别用小的箭头表示，试着描绘经过1/4周期后的波形曲线。 根据图中的波动传播方向可知，c以后的质点b和a开始振动的时刻总是比c点延迟，而c以前的质点d、e、f、g、h、I开始振动的时刻都比c点前进。 c达到正的最大位移时，质点b和a都向正方向移动，向各自的正的最大位移前进，质点b比a更接近自己的目标。 质点f、e、d已经经过各自的正的最大位移，进行向负方向的运动。 质点I，h已经不仅经过了自己的正的最大位