普通物理学第五章课案.ppt

发射频率 接收频率 多普勒效应：波源或观察者相对于介质运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。 明确几个概念 2 接收器接收到的频率 1 波源的频率 3 波的频率 4 波源的速度 5 接收器的速度 6 波速 1. 波源不动，观察者以速度vR相相对于介质运动 波源速度vS = 0,观察者向波源运动的速度为vR( 0 ) 观察者接收到的频率： 观察者向波源运动 观察者远离波源 观察者相对波源运动时 若观察者接近波源 为正，远离为负 2. 观察者不动，波源相对介质以速度 运动 A 波源向观察者运动 观察者接收到的频率 3. 波源与接收器同时相对介质运动 观察者接收到的频率 波源和观察者相向运动时 和 均取正值 波源和观察者相背运动时 和 均取负值 波源远离观察者 波源相对观察者运动时 若波源接近观察者 为正，远离为负 .已知空气中的声速为 的频率为 解：1）车为接收器 例题11-12 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出 求车速 . 频率为 的超声波，当汽车向波源行驶时， 与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波 2）车为波源 车速 电磁波的传播不依赖弹性介质，波源和观测者之间的相对运动速度决定了接听到的频率。电磁波以光速传播，在涉及相对运动时应考虑相对论时空变换关系。 当波源和观测者在同一直线上运动时，得到 二、电磁波的多普勒效应 — 波源和接收器之间相对运动的速度。 警察用多普勒测速仪测速 作业:11-17,11-35，11-37 作业：11-24，11-27，11-35，11-37 v=50Hz, * 11-24(干涉）, 11-27，干涉，11-35，多普勒，11-37，多普勒，11-17：声强。 * 11-24(干涉）, 11-27，干涉，11-35，多普勒，11-37，多普勒 * 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 平面简谐波 有如下关系 一、波的能量 和弹性势能 波动传播到该体积元时，将具有动能 Δm(Δm=ρΔV ) 。当 考虑介质中的体积ΔV，其质量为 §11-4 波的能量 波的强度 对单个谐振子 在波的传播过程中，任一体积元都在不断地接受和放出能量，其值是时间的函数。与振动情形相比，波动传播能量，振动系统并不传播能量。 体积元的总机械能 通常取能量密度在一个周期内的平均值. 波的能量密度 ：介质中单位体积的波动能量。 能流 在介质中垂直于波速方向取一面积S ，在单位时间内通过S 的能量。 平均能流： 平均能流密度或波的强度 通过与波传播方向垂直的 单位面积的平均能流，用I 来表示，即 三、波的强度 介质的特性阻抗 。 I 的单位：瓦特/米2 (W.m-2) 平面余弦行波振幅不变的意义: 若 ，有 。 对于球面波， ， ，介质不吸收能量 时，通过两个球面的总能流相等 球面波表达式： 式中 为波在离原点单位距离处振幅的数值。 例题11-5 用聚焦超声波的方式，可以在液体中产生强度达120kW/cm2的大振幅超声波。设波源作简谐振动，频率为500kHz，液体的密度为1g/cm3，声速为1500m/s，求这时液体质点振动的振幅。 解:因 ，所以 可见液体中声振动的振幅实示上是极小的。 若波不被介质吸收，对于平面简谐波，S1 和S2 处振幅相同。若介质吸收机械波的能量，则波线上不同点处振幅是不相同的。上图的dA 0。 四、波的吸收 ---介质的吸收系数。 若a 为常数, 则有 A0为x = 0 处的振幅。 式中的I0 和I 分别为x=0和x=x 处的波的强度。 例题11-5空气中声波的吸收系数为α1=2×10-11v2m-1，钢中的吸收系数为α2=4×10-7vm-1，式中v 代表声波频率的数值。问5MHz的超声波透过多少厚度的空气或钢后，其声强减为原来的1%？ 解: 据题意，空气和钢的吸收系数分别为 α2=4×10-7× (5×106)2m-1=2m-1 α1=2×10-11×(5×106)2m-1=500m-1 把α1、α2 分别代入 I=I0e-2α x 或下式， 据题意有 ， 得空气的厚度 钢的厚度为 可见高频超声波很难透过气体，但极易透过固体。 变化的电场和变化的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁波。最初由麦克斯韦在理论上预言，1888年赫兹进行了实验证实。 §11-6 电磁波 提高振荡电流辐射电磁场的方法 任何振动电荷或电荷系都是发射电磁波的波源，如天线中振荡的电流、原子或分子中电荷的振动都