波以及光波等应用剖析.ppt

波的能量、叠加以及声波超声波 次声波多普勒效应和电磁波 总结 机械振动与 机械波 方程 简谐振动公式合集； 1·弹簧振子作简谐运动 简谐振动方程 简谐振动的加速度 简谐振动的周期 简谐振动的频率 初相 弹簧的动能 同方向同频率简谐振动合成，和移动位移 2·机械波公式 波动方程（第二课时） 因“波”的巨大能量造成灾难 地震波 海啸 爆炸冲击波 重大灾难回顾 2011年日本大地震及其引发的海啸 重大灾难回顾 2015天津港危险化学品爆炸 波的能量 概念：当波传播到介质中的某个质点上，这个质点将发生振动，因而具有动能；同时由于该处介质发生弹性形变，因而也具有势能。原来静止的质点，其动能和势能都为零。由于波的到来，质点发生振动，于是具有一定的能量。此能量显然是来自波源。所以波源的能量随着波传播到波所到达的各处。 特点：在波动的传播过程中，任意时刻任意位置质元的动能和势能不仅大小相等而且相位相同，同时达到最大，同时等于零；并且这一变化是周期性的。 公式 介质中单位体积的波动能量，称作波的能量密度，表示为( ω 推倒过程书P323页 波的能量密度是随时间作周期性变化的，通常取其一个周期内的平均值 = ? 波的能流和能流密度 单位时间内通过介质中的某面积的能量 ∵ 通过一个面的能流随周期变化，一般公式取能流的平均值 == 能流密度 单位时间内通过垂直于波线的单位面积的平均能流 ? V S u x 波的叠加 干涉 驻波 生活中的干涉 迈克耳孙测星干涉仪 薄膜干涉 波的干涉 振动方向相同 频率相同 相位差恒定 两波源 相干条件 产生 相干波 空间相遇 相干迭加 结果 相干波源 波的干涉现象 在迭加区某些点的位置处振幅始终最大 ，另一些点的位置处振幅始终最小，而其它位置 ，振动的强弱介乎二者之间，保持不变，称这种 稳定的叠加图样为干涉现象。 驻波现象 驻波（Standing wave） 为两个振幅、波长、周期、频率和波速皆相同的正弦波相向行进干涉而成的合成波。此种波的波形无法前进，因此无法传播能量，故名之。 相关计算公式 波的干涉 波的叠加（两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最大） 波的叠加两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最小 两个波源的初相位相同时的情况 惠更斯原理 1 、原理： ⑴ 波前上的各点都可以看作新的 波源 2. 举例 : t 时刻波面 ? t+?t 时刻波面 ?波的传播方向 ⑵ 新波源将发出子波 ⑶ 各子波的包络（即公切面） 就是下一时刻的新波前 声波 超声波 次声波 声波：能引起人的听觉的机械波——纵波 超声波：频率高于20kHz, 机械波，纵波。 次声波：频率低于20Hz, 机械波，纵波。 声 波：频率 20—20kHz,机械波，纵波。 频率 定义： §10-8 声波 超声波与次声波 声强 I ：声波的能流密度（单位：W·m-2 ) 一、声波 声强级Li ：与人耳感觉到的声音响度有关 其中 I0=10-12 W·m-2—基准声强 单位：分贝（dB) 超声波 超声波：频率高于20kHz, 可高达 109Hz . 1、超声波的特性 （1）波长小，衍射不明显，方向性好，可集中成束，有定向功能。 （2）频率高，声强大，可击碎金钢石和金属等硬物。 （3）传播过程中衰减小，穿透本领大，可穿透固体几十米。 （4）反射效果明显。 2、超声波的应用 （1）工业无损探伤；医学上的 “B超”。（超声诊断仪的许多类型，如A型、B型、M型、多普勒超声型等。B型是其中一种，通过B超可获得人体内脏各器官的各种切面图形比较清晰。B超比较适用于肝、胆肾、膀胱、子宫、卵巢等多种脏器疾病的诊断。） （2）加工处理，捣碎，搅拌，混合，超声清结。 （3）医学治疗，近年来超声治疗偏瘫、面神经麻痹，增生，血肿等。 次声波 次声波（亚声波）：频率10-4~20Hz. （1）次声波的特性： 频率低，衰减小 （2）次声波的产生：火山爆发，地震，陨石落地，大气湍流，雷暴，磁暴等自然活动 （3）次声波的应用：研究地球，海洋，大气等大规模运动的有力工具 生活中的特殊现象 列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐；列车远离时，鸣笛声越来越低吟。是不是列车的扩音器的频率本身发生了变化？ 多普勒效应(Doppler effect) 1、现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低。 2、音调：由频率决定，频率越高音调越高，频率越低音调越低。 3、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。 单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收