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文档简介

1、两类波的不同之处,机械波的传播需有传播振动的介质;,电磁波的传播可不需介质.,能量传播 反射 折射 干涉 衍射,两类波的共同特征,振动或扰动在空间以一定速度的传播称为波动,简称为波,机械波和电磁波统称为经典波,它们代表的是某种实在的物理量的波动。,一 机械波的产生,机械波:机械振动在弹性介质中的传播.,产生条件:1)波源;2)弹性介质.,(1)波是运动状态的传播,介质的质点并不随波传播,即相位的传播。 (2)后面的质点重复前面质点振动状态。 即后面质点相位落后于前面质点相位。,一 机械波的产生,横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.,(仅在固体中传播 ),二 横波与纵波,特征:具有交替出

2、现的波峰和波谷.,纵波:质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.,(可在固体、液体和气体中传播),特征:具有交替出现的密部和疏部.,三 波面和波线,波线,表示波的传播方向的射线。,波面,在某时刻各个方向上介质振动相位相同的点组成的曲面(同相面),(波前),某时刻最前面的波阵面,四 波长 波的周期和频率 波速,波长 :沿波的传播方向,两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离,即一个完整波形的长度. 波长表示波的空间周期性。,O,y,A,周期 :波前进一个波长的距离所需要的时间.,频率 :周期的倒数,即单位时间内波动所传播的完整波的数目.,波速 :波动过程中,某一振动状态(即振动相位)单位时间内

3、所传播的距离(相速).,波速 与介质的性质有关, 为介质的密度.,各质点相对平衡位置的位移,波线上各质点平衡位置,简谐波:在均匀的、无吸收的介质中,波源作简谐运动时,在介质中所形成的波.,一 平面简谐波的波函数,平面简谐波:波面为平面的简谐波.,介质中任一质点(坐标为 x)相对其平衡位置的位移(坐标为 y)随时间的变化关系,即 称为波函数.,以机械波的横波为例,设一波源在无穷远处,在均匀无吸收的无限大介质中,以波速u沿x轴方向传播。 均匀的:各点的波速必须相等; 无吸收:能量无损失,振幅A恒定。 无限大介质:在传播过程中不会出现反射、折射,仅考虑传播);,一 平面简谐波的波函数,一 平面简谐波

4、的波函数,波动方程的其它形式,质点的振动速度,加速度,建立向-x方向传播的简谐波波函数,任意点比参考点晚振动,减去传播时间; 任意点比参考点早振动,加上传播时间。,已知某一点的振动方程,求波动方程,我们是不是一定要将参考点选在原点处?,二 波函数的物理意义,1 当 x x1固定时, 波函数表示该点的振动方程,并给出该点与点 O 振动的相位差.,波线上各点的简谐振动图,(波具有空间的周期性),2 当 一定时,波函数表示该时刻波线上各点相对其平衡位置的位移,即此刻的波形.,波程差,2 波形曲线,描述某时刻,波线上各点相对平衡位置的位移的分布,3 若 均变化,波函数表示波形沿传播方向的运动情况(行波

5、).,例1 有一沿x轴正向传播的平面简谐波,t0波形如图,A,u已知,求波动方程。,解,例2 已知沿x轴正向传播的平面简谐波,t1/3s时波形如图,且T2s,求1)写出该波的波动表达式;2)C点的坐标。,解:,A=10cm,=40cm,T=2s,u=/T=40/2=20cm/s,=2/T=(rad/s),解:,例3 已知平面简谐波的振幅A1cm,100Hz,波长4.0cm,初相为零,求1)波动方程;2)x2cm处质点的振动方程及该质点的最大振动速度;(3)x11.6cm与x22.4cm处质点在同一时刻的位相差。,解,(1) =2=200,u=0.04100=4m/s,例3 已知平面简谐波的振幅A1cm,100Hz,波长4.0cm,初相为零,求2)x2cm处质点的振动方程及该质点的最大振动速度;,解(2),例3 已知平面简谐波的振幅A1cm,100Hz,波长4.0cm,初相为零,求(3)x11.6cm与x22.4cm处质点在同一时刻的位相差。,解(3),例4:由波形曲线和振动曲线建立波函数,则,波向-x方向传播,1)给出下列波函数所表示的波的传播方向和 点的初相位.,2)平面简谐波的波函数为

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