21-4驻波课程.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * 单位为 bel (贝尔)，而1B=10dB，这样 以最低的声强 作为测定声强的标准，并用常用对数标度作为声级L 的量度，声级为： 保护环境 减少污染 物理污染：噪声、电磁辐射 (21.43) (21.44) 例21.5 《三国演义》中有大将张飞喝断当阳桥的故事。设张飞大喝一声声级为140dB，频率为400Hz。问： （1）张飞喝声的声压和振幅各是多少？ （2）如果一个士兵的喝声声级为90dB，张飞喝相当于多少士兵同时大喝一声？ 解（1）由（21.44） 得 由（21.42）式张飞喝声的声压幅为 由（21.32）式空气质元的振幅为 （2）由（21.44）式，每一个士兵喝声的声强为 * 而 即张飞一喝相当于10万士兵同时齐声大喝！ 21.11 多普勒效应 (Doppler Effect) 接收器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。 设 vS：波源相对于介质运动的速度 vR：接收器相对于介质运动的速度 u ：波速 ?S：波源的频率 ?R：接收器接收到的频率 ? ：波的频率 1 、vs=0，接收器以速度vR运动 在单位时间内，接收器收到的完整的波数等于分布在u+ ?R距离内完整波的数目（即，所接收到的波的频率） 21.33 波源静止时的多普勒效应 当接收器向着静止波源运动时 (21.50) 当接收器离开波源运动时 (21.51) 2 、 vR=0，波源以速度vs运动 21.34 波源运动时的多普勒效应 波长变短 当波源远离接收器运动时 (21.52) 频率为 当波源向着接收器运动时 (21.53) 3. vs?0 ，vR ? 0 当波源和接收器相向运动时，接收器接收到的频率为 当波源和接收器彼此离开时，接收器接收到的频率为 (21.55) (21.54) * 电磁波（如光）也有多普勒现象 电磁波的传播不依赖于弹性介质，从任一惯性系来看，光在真空中的传播速度都相同 。 因此，波源与观察者之间的相对运动速度 v 决定了所接收到的频率。 * * 当光源和接收器在同一直线上运动，且二者相互接近，则频率为 (21.56) 若二者相互远离，则频率为 (21.57) 光源远离接收器运动时，接收到的频率变小，因而波长变长，这种现象叫“红移”。 * 当波源的速度超过波的传播速度时，波源发出的波到达的前沿形成了一个圆锥面叫马赫锥。其半顶角为? (21.58) 21.36 冲击波的产生 uΔt · S vS · · · · vSΔt 时， —后发出的波面 将超越先发出的波面， 形成锥形波阵面－冲击波（激波） ? 冲击波带 —— 马赫数 对超音速飞机的最小 飞行高度要有一定限制。 马赫锥 （Mach number） 超音速的子弹 在空气中形成 的激波 （马赫数为2 ） * 例21.6 一警笛发出频率为1500Hz的声波，并以22m/s的速度向某方向运动， 一个人以6m/s的速度跟踪其后，求他听到的警笛发出声音的频率以及在警笛后方空气中声波的波长。设没有风，空气中声速为u=330m/s。 解 已知vS =1500Hz , ?S = 22m/s , ?R= 6m/s，则此人听到的警笛发出声音的频率为 * 警笛后方空气中声波的频率 相应的空气中声波的波长为 例题1 利用多普勒效应监测汽车行驶的速度. 一固定波源发出频率为100kHz的超声波. 当汽车迎着波源驶来时. 与波源安装在一起的接受器接收到从汽车反射回来的超声波的频率为110KHz。 已知空气中声速为 330 m /s。 求：汽车行驶的速率. 解 波 源：固定波源；静止 观察者：汽车；向着波源运动。速度为V 。 第一步: 汽车接收到的频率为： 由此解得汽车行驶的速度为： 波 源：汽车；向着观察者运动。 汽车发出的波的频率即是它接收到的频率?? 观察者：接受器；静止。 第二步: 例题2 一时速为80km/h的列车向车站驶来,(1)列车上汽笛频率为1000Hz,站立在站台上的旅客听到的汽笛的频率是多少?(2)若同样频率的汽笛在车站上鸣叫,列车内旅客听到的汽笛的频率为多少?(声速340m/s) 解 (1) 因而车站上旅客接收到的笛声的频率为: (2) 列车内的旅客接收