力学第7章波动(免费阅读).ppt

由于波源S和接收器R有相对运动, 接收器所测得的频率 ?R不等于波源振动频率 ?S的现象。 接近时： 远离时： 3. 波源、接收器都运动 S、R相互靠近时： S、R相互远离时： 1. 在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化． 2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波也会发生多普勒效应． 讨论： 接近时： 紫移 远离时： ? ? 红移 红移是宇宙大爆炸理论的重要证据 卫星跟踪 所以振幅与离波源的 距离成反比。如果距 波源单位距离的振幅 为A则距波源r处的振 幅为 2) 球面波 由于振动的相位随距离 的增加而落后的关系， 与平面波类似，球面简 谐波的波函数： 8. 波的吸收 实际上，波在媒质中传播时，媒质总要吸收一部分能量。吸收的能量转换为媒质的内能或热。因此，波的振幅要减小、波的强度将减弱，这种现象称之为波的吸收。 声强，声强级 正常人的听声范围 20 ? 20000 Hz I下 = 10-12 W/m2 I上 = 1 W/m2 I下 I I上 声强就是声波的平均能流密度。 超声波。 次声波； 可闻声波 20000Hz 20Hz 声强级 I下为基准声强I0 单位：分贝（db） 声强增大一倍，声强级增加 分贝 3 引起痛觉:120 db (炮声、喷气机)；繁忙街道:70 db； 大声喊叫：80－90db； 正常谈话： 60 db； 耳语： 20 db；树叶沙沙响：10 db 问题：多少人大声喊才能达到 120 db？ 以每人 90 db计， I=I0×109=10-3W/m2， I合=1W/m2， N= I合/I=1000人 §4 波的传播特点 一. 惠更斯原理 表述：媒质中任一波阵面上的各点，都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。 －惠更斯作图法 t+?t 时刻 波面 u?t 波传播方向 t 时刻 波面 平面波 · · · · · · · · · · · · t t + ?t 球面波 u?t · · · · · · · · 2.波的衍射 波在传播过程中，当遇到障碍物时，能绕过障碍物边缘而传播的现象—衍射 a · · · · 隔墙有耳 思考：★如果你家住在大山后面，广播和电视哪个更容易接收到？ (若广播台、电视台都在山左侧) 3.波的反射、折射 利用惠更斯原理，通过几何方法可以得到波（或光）的折射、反射定律 （自学） 墙 c a b (俯视图) a(女)、b(男) 在说话，c在墙后较容易听到谁的声音？ §5 波的叠加 1.波传播的独立性 媒质中几列波相遇后 , 每列波都将保持自己原有的特性不变(传播方向、振动方向、频率等)继续传播。 2. 波的叠加原理 在几列波相遇的区域中，媒质中质元的振动是各列波单独存在时在该点引起的振动的合成。 一. 波的叠加 声音、光、无线电波 当两列(或几列)满足一定条件的波在某区域同时传播时，则此区域中某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱，在空间形成一幅稳定的强度分布图样。 二、波的干涉 1、干涉现象： (1)频率相同 (2)振动方向相同 相干条件 (3)有恒定的相位差 2.相干条件 ·相干波源：满足相干条件的波源称相干波源。 ·相干波：相干波源发的波。 设有两满足相干条件的简谐振动波源S1和S2 三、波场的强度分布 其振动表达式为： 传播到 P 点引起的振动为： 在 P 点的振动为同方向同频率谐振动的合成。 在 P 点的合成振动为： 其中： 对空间不同的位置，都有恒定的Δφ，因而合强度在空间形成稳定的分布，即有干涉现象。 由于 ，所以合振动的强度为： 干涉相长的条件： 干涉相消的条件： 当两相干波源为同相波源时，相干条件写为： 称 为波程差 相长干涉 相消干涉 例题: P248, 7.12 位于 两点的两个波源，振 幅相等，频率都是100赫兹，相差为 ，若 相距30米，波速为400米/秒， 解：如图所示，取A点为坐标原点，A、B联线为 X轴，取A点的振动方程 : A波源在P引起的分振动： B点的振动方程 : 求: 连线之间因相干涉而静止的各点的位置。 B波源在P点引起的分振动： 相干为静止的点满足： A、B以外因干涉静止的点？ 两相干波源S1和S2的振动方程分别是 和