复旦赵海滨 大学物理B 机械波和电磁波-1.ppt

8m 5m 9m C D A B u x 例题2 一平面简谐波在介质中以速度 u=20m/s 沿 ox 轴负向直线传播，已知传播路径上某点A的振动表达式为 , 求（1）以A点为坐标原点，写出波动表达式；（2）以距 A点5m处的B点为坐标原点，写出波动表达式；（3）以A点为坐标原点，写出传播方向上点B、点C、点D的振动表达式。 * * 第十一章 机械波和电磁波 机械波: 机械振动在介质中的传播 波(动)：振动状态在空间的传播 电磁波: 变化电场和变化磁场在空间的传播 异同： 都有一定的传播速度，都伴随着能量的传播, 都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 产生的本质不同,机械波的传播需要弹性介质 介质可以看成是大量质元的集合，每个质元具有一定的质量，各质元间存在着相互作用。质元间的相互作用使波得以传播，质元的惯性使波以有限的速度传播。 §11.1 机械波的产生和传播 1. 机械波产生的条件 弹性介质： 传播机械振动的弹性体 波 源： 激发波动的振动系统 通过弹性介质质点间的弹性互作用力，就可以把波源的振动以一定的速度由近及远的向外传播。 A. 横波 质点的振动方向和波动的传播方向垂直 2. 横波与纵波 是波的两种基本类型 横波传播的条件为介质具有切变弹性。在气体和液体内不产生切向弹性力, 故气、液体中不能传播横波. 特征：具有交替出现的波峰和波谷. B. 纵波 质点的振动方向和波动的传播方向平行 （纵波传播与体变或长变有关, 因此可在固体、液体和气体中传播） 特征：具有交替出现的密部和疏部. 机械波的传播特征: 1、弹性介质中各质点仅在各自的平衡位置附近振动，质元并未“随波逐流”，波的传播不是介质质元的传播。 3、振动状态是由相位决定的，因此波动也是相位的传播。在波的传播方向上，各质点的振动相位依次落后。 4、波动是能量的传播。 2、波动是振动状态的传播，振动状态的传播速度称为波速。某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现。 振动与波的关系： 联系 产生条件 现象 研究对象 机械波 振动 一个质点 介质中参与振动的各个质点 一个质点沿直线或弧线做周期性运动 很多质点都在做振动，只是依次开始 受回复力，阻力小 振源、介质 都是周期性运动；构成介质的每个质点，在波传播过程中都做周期、振幅相同的振动，从整体看，所呈现的现象是波动。 震源：是地球内发生地震的地方。 震源深度：震源垂直向上到地表的距离是震源深度。我们把地震发生在60公里以内的称为浅源地震；60－300公里为中源地震；300公里以上为深源地震。目前有记录的最深震源达720公里。 震中：震源上方正对着的地面称为震中。震中及其附近的地方称为震中区，也称极震区。震中到地面上任一点的距离叫震中距离（简称震中距）。震中距在100公里以内的称为地方震；在1000公里以内称为近震；大于1000公里称为远震。 地震波 seismic wave  由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。? ? 地震被按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米／秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。  在没有边界的均匀无限介质中，只能有P波和S波存在，它们可以在三维空间中向任何方向传播，所以叫做体波。但地球是有限的，有边界的。在界面附近，体波衍生出另一种形式的波，它们只能沿着界面传播，只要离开界面即很快衰减，这种波称为面波。面波有许多类型，它们的传播速度比体波慢，因此常比体波晚到，但振幅往往很大，振动周期较长。如果地震的震源较深，震级较小，则面波就不太发育。 3.波阵面和波射线 波阵面，波面或同相面：振动相位相同的点所形成的面。波面可以是球面、平面或柱面，相应地称之为球面波、平面波或柱面波。 波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一个。 波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。 平面波 球面波 波 线 波