大物 波动分析.ppt

2)相位分布 在 区间,各个质点同相： 在 区间,各个质点同相： 亦即：相邻波节之间同相;波节两侧反相. 相位分布图 所有质点位移最大时： 波节位置质点势能最大,而各质点动能为零; 所有质点位移为零时： 波幅位置质点动能最大;而各质点势能为零。 3)能量分布 在驻波形成后,各个质点分别在各自的平衡位置附近作简谐运动.能量(动能和势能)在波节和波腹之间来回传递,无能量的传播. 思考: 1)在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 振幅? 相位? (相同;不同) 2) 两个相邻波腹之间的距离 ? 3) 某时刻驻波波形曲线如图所示，则a、b两点振动的相位差是 4) 求驻波图A和行波B上注明所示的a、b、c、d四点此时的运动速度 的方向（设为横波且皆为t时刻波形图） 4)边界条件(半波损失) 驻波一般由入射、反射波叠加而成,反射发生在两介质交界面上,在交界面处出现波节还是波腹,取决于介质的性质.当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成波节.表明入射波与反射波在此处的相位时时相反,即反射波在分界处产生 的相位跃变,相当于出现了半个波长的波程差,称半波损失.反之,无半波损失 2.弦线上的驻波 弦线长度等于半波长的整数倍时形成驻波. , 驻波条件 两端固定 一端固定 例: 如图,一列沿x轴正向传播的简谐波方程为(m) （1） 在1,2两种介质分界面上点A与坐标原点O相距L=2.25m.已知介质2的波阻大于介质1的波阻,假设反射波与入射波的振幅相等,求： (a)反射波方程; (b)驻波方程; (c)在OA之间波节和波腹的位置坐标. y L O A x 1 2 ] ) 200 π( 200 cos[ 10 3 1 x t y - = - A点的反射振动方程 (m) 由式(1)得A点的入射振动方程 解(a) 入射波方程为 所以反射波方程为： y L O A x 1 2 另解:(a)设反射波方程为 （2） 由式(1)得A点的反射振动方程 （3） (m) 由式(2)得A点的反射振动方程 （4） 由式(3)和式(4)得： 舍去 (m) 所以反射波方程为： (m) （b） 求反射波方程还有其他方法吗? （c）令 令 得波节坐标 ≤ 得波腹坐标 ≤ 发射频率 接收频率 人耳听到的声音的频率与声源的频率总是相同吗？ 六 多普勒效应 接收频率—单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数. 只有波源与观察者相对静止时才相等! vS ——表示波源相对于介质的运动速度。 v0 ——表示观察者相对于介质的运动速度。 ?S ——波源的频率 u ——波在介质中的速度 选介质为参考系.波源和观察者的运动在两者的连线上 观察者接收到的频率有赖于波源或观察者运动的现象,称为多普勒效应. ——观察者接受到的频率 观察者远离波源运动 观察者向波源运动 一 波源不动,观察者相对介质以 运动 观察者接收的频率 二 观察者不动,波源相对介质以 运动 * * 本章主要讨论机械波。 重点：行波方程。 核心：相位。 *机械波:机械振动在弹性媒质中的传播过程. 如声波、水波、地震波等。 *电磁波: 电磁振荡在空间的传播过程. 如无线电波、光波、X射线等。 一　有关机械波的基本概念 1.机械波：机械振动在介质中的传播过程称为机械波 说明：A.机械波产生的条件是： 波源---产生机械振动； 弹性介质---传递振动状态. 　　　 B.波动传递的物理机制：在弹性媒质中，各质点之间是以弹性力相互联系着的。当媒质中的一个质点开始振动后,在弹性力的作用下,就会带动邻近质点振动,邻近质点又带动更远质点振动。这样依次带动,就把振动由近及远地传播出去,形成了波动。 注意: 波是振动状态的传播过程，传播的是波源的振动状态。媒质中的质点并不“随波逐流”, 它们在各自的平衡位置附近振动； 2.机械波的种类：横波和纵波 横波:振动方向与传播方向垂直的波. 横波依靠介质切向的弹性使振动由近及远向外传播.横波只能在固体中传播。 影响横波的传播速度的因素有：介质的密度；介质的切变弹性摸量(G，固体)。 纵波:振动方向与波的传播方向平行的波. 纵波依靠介质纵向的 弹性使振动由近及远向外传播。纵波可在固体、液体、气体中传播。 影响纵波的传播速度的因素有：介质的密度；介质的杨氏弹性模量(Y，固体)，体变模量(B，液体、气体)等。纵波的特征是有凹凸的波峰、波谷。 3.理想机械波模型（简谐波） 1.振源与弹性介质保持相对静止 　——介质振动频率与振源振动频率相同。 　A.从机械波产生的物理机制角度理解。