大学物理6试题.ppt

第六章 机械波;机械波——;§6-1 机械波的形成 波长 周期和波速;一 机械波的形成; 机械波是介质中质点的一种集体运动，每个质点都在其平衡位置附近做来回振动；;横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.;地震波中的二次波是横波;纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.;声波是纵波;（1）波动的传播过程是波源振动状态的传播过程，沿波的传播方向，后一点的振动总是落后于前一点的振动——各质点振动的相位是逐点落后的。 （2）波动的传播过程是能量的传播过程； （3）各振动质点在各处的平衡位置附近作振动，振动的周期与波源的振动周期相同。;O;周期 ：波动（振动、波形）传播一个波长的距离所需要的时间。; 周期或频率只决定于波源的振动! 波速只决定于介质的性质！ 因此：同一频率的波，其波长将随介质的不同而不同。 ; 例 在室温下, 已知空气中的声速 u1 为340 m/s , 水中的声速 u2 为1450 m/s , 求频率为200 Hz和2000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？;四 波线 波面 波前;§6-2 平面简谐波的波函数;简谐波：波源的振动是简谐振动，介质中的质点都作简谐振动。;;;;平面简谐波波函数的其他形式;A——振幅 ?——振动频率 u——波速; （1）给出下列波函数所表示的波的传播方向和 点的初相位.;二 波动方程的物理意义; 2 当 一定时，波动方程表示该时刻波线上各点相对其平衡位置的位移，即此刻的波形.;波程差;;波动;思考：;波动曲线上各点振动方向;（1）、以上讨论结果对横波、纵波均适用。;例1: 已知一横波沿Ox轴正方向传播，周期T=0.5s，波长λ= 1m ，振幅A = 0.1m，在t = 0时，x= 0 处质点恰好处在正向最大位移处，求： (1) 波动方程； (2) 距原点O为λ/2 处的质点的振动方程； (3) 与点O距离为x1=0.40m和x2=0.60m处两质点的相位差。;解： （1） 原点O处的振动初相位：φ = 0 将T=0.5s，λ=1m，A=0.1m，代入波动方程，得：;例2：一平面简谐波沿x轴正向传播，其振幅和角频率分别为A和ω，波速为u，设 t = 0时的波形曲线如图。 （1） 写出此波的波动方程； （2） 求距O点为 +λ/8 处质???的振动方程； （3） 求距O点为+λ/8处质点在t=0时的振动速度。;解：（1）以O点为坐标原点，初始条件为：; 讨论：如图简谐波以余弦函数表示，求 O、a、b、c 各点振动初相位.;;O;(3) 处质点的振动规律并作图 .;(1)以 A 为坐标原点，写出波动方程;(2)以 B 为坐标原点，写出波动方程.;(3)写出传播方向上点C、点D 的简谐振动方程.;A;§6-3 波的能量;一 波动能量的传播;取长度为 的体积元;波的能流和能流密度;§6-4 惠更斯原理 波的干涉;;;二 波的干涉; 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.;;;;波程差; 例 如图所示，A、B 两点为同一介质中两相干波源. 其振幅皆为5 cm，频率皆为100 Hz，但当点 A 为波峰时，点B 恰为波谷.设波速为10 m/s，试写出由A、B发出的两列波传到点P 时干涉的结果.