第2章波动1谐波波函数.ppt

三、能流密度(功率密度) 波的强度 1.能流密度 单位时间内垂直通过单位面积的能量 即通过单位面积的能流 2.平均能流密度（也称波的强度） 任意谐波 §3 惠更斯原理 一、惠更斯原理 二、惠更斯原理的应用 三、入射波 反射波 折射波的 振幅关系和相位关系 一、惠更斯原理 1678年惠更斯提出简洁的作图法，定性解决 了波的传播问题 称惠更斯原理 在研究波的传播问题中，具有重要作用 基本内容： 媒质中波动传到的各点，都可看作是发射子波的波源(点波源)，在其后的任一时刻，这些子波的包络面就是该时刻的波面。 惠更斯原理的基本内容： 子波概念 波面上任一点都是新的振源 发出的波叫子波 子波面的包络面 -- 新波面 t 时刻各子波波面的公共切面（包络面） 就是该时刻的新波面 作用：已知一波面就可求出任意时刻的波面 t+?t时刻波面 · · · · · u?t 波传播方向 t 时刻波面 · · · · · · · · · · · · · · · t + ?t u t ? 在各向同性介质中传播 例：已知一波面求出任意时刻的波面 二、惠更斯原理的应用 1. 原理给出：一切波动都具有衍射现象 衍射---偏离原来直线传播的方向 所以：衍射是波动的判据 平面波经小孔衍射成球面波 衍射物 入射波 衍射是否明显？视衍射物（包括孔、缝）的线度与波长相比较 对一定波长的波 线度小（大）衍射现象(不)明显 水波通过窄缝时的衍射 广播和电视哪个更容易收到? 更容易听到男的还是女的说话的声音 障碍物 衍射：受限的尺度与波长相比 2. 用惠更斯作图法导出了光的折射定律 历史上说明光是波动 作图步骤： u2?t 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 i 法线 B 入射波 A · · E · C u1 u1?t · · F D u2 折射波传播方向 r 折射定律 绝对折射率定义 即 u2?t 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 i 法线 B 入射波 A · · E · C u1 u1?t · · F D u2 折射波传播方向 r 导出折射定律 得 * 第2章 波 动 §1 平面简谐波的描述 §2 波的能量 §3 惠更斯原理 §4 波的叠加 §5 驻波 §6 多普勒效应 §1 平面简谐波的描述 一、波的产生 二、波面 波射线 三、平面 S.H.W.的传播 四、平面 S.H.W.的表达式 五、平面 S.H.W.的复数表示法 六、波动方程 一、波的产生 真空 2. 电磁波 只需振源 可在真空中传播 3. 物质波 物质的固有性质 振源的振动通过弹性力传播开去 机械波的传播 振动在空间的传播——波动 机械振动在弹性介质中传播 ——机械波 1. 机械波产生的条件 振源 弹性介质 二、 波面 波射线 横波 纵波 横波：各媒质元的振动方向与波传播方向垂直 纵波：各媒质元的振动方向与波传播方向一致 横波 纵波 水表面的波既非横波又非纵波 2.波面 波射线 波射线：波传播方向的射线 波面：某时刻 同一波源向外传播的波 到达的各空间点连成的面 波阵面 波面 在各向同性介质中 点源：波面是球面 所以称为球面波 线源：波面是柱面 所以称为柱面波 面源：波面是平面 所以称为平面波 球面波 柱面波 平面波 1)波面与波射线的关系：波射线垂直波面 2)波射线是波的能量传播方向 三、平面简谐波的传播 平面:波面是平面(一维、能量不损失 理想的波) 简谐波: 各点均作简谐振动 以绳上横波为例 说明波的传播特征 无外界干扰 各质点均处在自己的平衡位置处 第1个质点受干扰 准备离开自己的 平衡位置向正方向振动 第4个质点准备…… 振动状态 1 第7个质点准备…… 第10个质点准备…… 第13个质点准备…… 当第1个质点振动1个周期后 它的最初的振动相位传到第 13个质点 从相位来看 第 1个质点领先第13点 · · · · · t = T · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 0 . . . 0 4 8 16 20 · · · · · · · · · · · 12 · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 3T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = T/2 · · · · · · · ·