第五章 波动2.ppt

医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.5 声波 声压：介质中某一点在有声波传播时的压强与无声波时的静压强之差，称为该点的声压。 对平面简谐波，有： 声阻抗：表征介质传播声波能力特性的物理量 频率越高越容易获得较大的声压和声强 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.5 声波 声强级, db 声强, w/m2 压强, N/m2 频率,Hz 听觉阈 痛觉阈 听觉范围 注:最下面一条曲线的实线部分是实验检测听觉很好的人所能听到的各频率纯音的最小声强级。其中,最敏感的频率在3000Hz附近,约为-5db。最上面的一条线表示正常情况下人耳所能承受的最强音，它对频率不敏感，高于这条线人将感到不舒服乃至耳膜疼痛。 听觉域 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 发射频率 接收频率 人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？ 接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或完整波数。 讨论 只有波源与观察者相对静止时才相等. 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 当声源与观测者（受声器）相对运动时,观测者（受声器）接收的频率与声源静止时声音的频率不同,这种现象称为多普勒效应. 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 一 波源不动 ，观察者向着波源以速度 运动 因此，在dt时间内观察者接收到的完整波的个数（观测到的频率）： 介质中的波长 相当于波以速度 通过观察者 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 观察者接收的频率 观察者向波源运动 观察者远离波源 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 二 观察者不动 ，波源以速度 向观测者运动 一个周期内波源靠近观测者 的距离 所以在观察者看来，波长缩短为： 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 A 波源向观察者运动 观察者接收的频率 波源远离观察者 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 三 波源与观察者同时相对介质运动 若波源与观察者不沿二者连线运动 观察者向波源运动 + ，远离 . 波源向观察者运动 ，远离 . + 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 5）卫星跟踪系统等. 1）交通上测量车速； 2）医学上用于测量血流速度； 3）天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论； 4）用于贵重物品、机密室的防盗系统； 多普勒效应的应用 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 例1 两列火车相遇,其中一列火车30m/s的速度行驶,另一列火车以10m/s的速度行驶相遇时前一列机车的汽笛鸣笛,频率为500Hz.问后一列火车上的乘客听到汽笛的频率为多少?(声波在空气中的速度为340m/s) 解 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 靠近时 远离时 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.6 多普勒效应 例2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为 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的频率为 . 已知空气中的声速为 ， 求车速 . 解 1）车为接收器 2）车为波源 车速： * (2) 相位差和波程差的关系为 §5.2 简谐波 * 振动方程与波函数的区别 波函数是时间和空间的函数。表示波线上任一（所有）质点在任意（所有）时刻离开各自平衡位置的位移。 §5.2 简谐波 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 一 波动能量的传播 当机械波在媒质中传播时，媒质中各质点均在其平衡位置附近振动，因而具有振动动能. 以一列绳线上的横波为例分析波动能量的传播. O y 同时，介质发生弹性形变，因而具有弹性势能. 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 该质元具有的动能为： 该质元具有的势能为： 质元的总机械能为： 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 波动能量的特点 体积元在平衡