10–1机械波的1般概念.ppt

第十章 波 动 * 第十章 波动 10 – 1 机械波的一般概念 * 北京天坛回音壁 波动是振动的传播过程. 振动是激发波动的波源. 机械波 电磁波 波动 机械振动在弹性介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播. 两类波的不同之处 机械波的传播需有传播振动的介质; 电磁波的传播可不需介质. 能量传播 反射 折射 干涉 衍射 两类波的共同特征 波源 介质 + 弹性作用 机械波 一 机械波的形成 产生条件：1）波源；2）弹性介质. 波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播. 注意 机械波：机械振动在弹性介质中的传播. 横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ） 二 横波与纵波 特征：具有交替出现的波峰和波谷. 纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. （可在固体、液体和气体中传播） 特征：具有交替出现的密部和疏部. 复杂波 （本章研究对象） 特点：波源及介质中各点均作简谐振动 特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成 例如：地震波 水面波 简谐波 三 波长 波的周期和频率 波速 波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度. O y A A - 横波：相邻 波峰----波峰 　波谷----波谷 纵波：相邻 波疏----波疏 　波密----波密 周期 ：波前进一个波长的距离所需要的时间. 波动周期=振动周期 频率 ：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目. 波速 ：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）. 　　波在媒质中传播的速度 注意 周期或频率只决定于波源的振动! 波速只决定于媒质的性质！ 　波速决定于媒质的弹性（弹性模量）和惯性（密度） 波速 与介质的性质有关， 为介质的密度. 横 波 固体 纵 波 液、气体 切变模量 弹性模量 体积模量 钢铁中 水中 　　例如，声波在空气中 可以利用横波与纵波的 传播速度变化,寻找石油 弹性模量 杨氏模量： 切变模量： 体变模量： 四 波线 波面 波前 　　振动相位相同的点组成的面称为波阵面 1 波射线（波线） 2 波阵面（波前） 波的传播方向 　　任一时刻 波源最初振动状态在各方向上传到的点的轨迹. 波前是最前面的波阵面 * 球 面 波 平 面 波 波前 波面 波线 性质 （3）各向同性介质中，波线垂直于波阵面. （2）波阵面的推进即为波的传播. （1）同一波阵面上各点振动状态相同. 分类（1）平面波 （2）球面波 例1 在室温下，已知空气中的声速 为340 m/s，水中的声速 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？ 在水中的波长 解 由 ，频率为200 Hz和2000 Hz 的声波在 空气中的波长 解 （1）气体中纵波的速度 由理想气体状态方程 例2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程. （1）视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为 ，与温度 T 的关系为 .式中 为气体摩尔热容之比， 为密度，R 为摩尔气体常数，M 为摩尔质量.