01机械波的产生及平面简谐波.pptVIP

* 机械波的产生及分类 (课本1~2、4节) 各种类型的波有其特殊性，但也有普遍的共性。如都具有一定的传播速度，都伴随着能量的传播，都能产生反射、折射和衍射等现象。 下面以机械波为例介绍波的一些物理概念，讨论波动的现象和规律。 振动的传播称为波动，简称波，它也是物质的一种重要的运动形式。 波动一般可分为两大类： 机械振动在弹性介质中的传播过程，称为机械波。 变化的电磁场在空间的传播过程，称为电磁波。 近代物理发现，物质微粒也具有波动性，称为物质波。 前 言 机械波是机械振动在弹性介质中的传播。 一、产生机械波的条件 1.振源 2.弹性介质 弹性介质是指由弹性力组合的连续介质。 波源处质点的振动通过弹性介质中的弹性力，将振动传播开去，从而形成机械波。 波动是振动状态的传播，是能量的传播，而不是质点的传播。 根据介质质元的振动方向与波的传播方向间的关系，可以将机械波分为两类：横波和纵波。 二、波的分类 1.横波 各质点振动方向与波的传播方向垂直的波。 传播方向 如绳波、电磁波为横波。 播放动画 t= T/2 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t= 3T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = T · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 0 4 8 16 20 · · · · · · · · · · · · 12 · · · · · · · · · · · · · t = 0 各质点振动方向与波的传播方向平行的波。 传播方向 播放动画 纵波是靠介质疏密部变化传播的。 如声波，弹簧波为纵波。 任一波例如，水波、地表波，都能分解为横波与纵波来进行研究。 2.纵波 1. 波的传播不是介质质元的传播。在波动过程中，各质元本身并不迁移，只在各自的平衡位置附近振动。传播出去的仅是质点的振动状态（亦称位相），而振动状态的传播表现为波形的向前推进。 2 .“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动，某时刻质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现。波动中各质元的振动是受迫振动，它们的振动频率与波源的振动频率相同，与介质无关。 3. 同相位点----质元的振动状态相同。 注意： 振动是描写一个质点振动。 波动是描写一系列质点作振动。 4.振动与波动的区别 横轴x表示波的传播方向， 1.波形图 坐标x表示质点的平衡位置， 纵轴y表示质点的振动方向， 坐标y表示质点偏离平衡位置的位移。 表示某一选定时刻波中各质点位置的图。 x y平面上一条曲线就表示某一时刻的波形图。 说明：在横波中波形图与实际的波形是相同的，但在纵波中，由于波形图表示的是各质点位移的分布情况，而区别于质点的实际位置分布。 三、波的几何描述 传播方向 波的传播方向称之为波射线或波线。 某时刻介质内振动相位相同的点组成的面称为波面或同相面。 某时刻处在最前面的波面称为波前。 波线 波面 波面 波线 球面波、平面波在各向同性均匀介质中，波线与波阵面垂直. 波前 波前 如果波源是简谐振动，那么介质中各个质点也作简谐振动，其频率和波源相同，振幅也和波源有关。这种波称为简谐波。 所有复杂的波都可以看成是由不同频率的简谐波的合成。 2.波线、波面、波前 振动状态或振动能量沿恒定方向传播的波称为行波。 四、描述波特性的几个物理量 1.周期 T：传播一个完整的波形所用的时间。或一个完整的波通过波线上某一点所需要的时间（与质点振动周期相同） 2.频率 ?：单位时间内传播完整波形的个数。（与质点振动频率相同） 3.波长 ?：两相邻波峰或波谷或相位相同点间的距离。或振动在一个周期中传播的距离， 4、波速 u:波在介质中的传播速度。单位时间某种一定的振动状态(或振动相位)所传播的距离称为波速u ，也称之相速 。 注意：周期、频率与介质无关，与波源的相同。波在不同介质中频率不变。 机械波的波速决定于介质的惯性和弹性，因此，不同频率的同一类波在同一介质中波速相同。 在各向同性均匀固体中 横波 纵波 G 切变弹性模量， E 杨氏模量， ? 密度。 液体中 纵波 K 容变弹性模量。 5. T、? 、 ? 、 u 的关系 ——表示波在空间的周期性 ——表示波在时间上的周期性 通过波速 联系起来 注意:在讨论弹性波的传播时，要假设介质是连续的。因为