机械波-01.ppt

1．图示为一平面简谐波在t时刻的波形曲线， 若此时A点处介质质元的振动动能在增大，则： y x O A B A． A点处质元的弹性势能在减小； B． B点处质元的弹性势能在增大； C． 波沿x轴正方向传播； D． 波沿x轴负方向传播。 y x d a c b o′ 0 e f g 1．一列机械横波在t时刻的波形曲线如图所示， 则该时刻能量为最大值的介质质元的位置是： A．o′，b，d，f； B．a，c，e，g； C．o′，d； D．b，f 。 ． 二、波的能量密度 能流密度 能量密度：单位体积中的波动能量 平均能量密度： 结论：机械波的能量与振幅的平方、频率的平方以及媒质的密度成正比。 S u 平均能流： u 能流密度（波的强度）： 单位时间内流过垂直于传播方向单位面积的波动能量。 能流：单位时间内通过媒质中某面积的波动能量。 球面波的强度： 体元的能量： 在波动过程中，任一小体元的动能和势能相等，且同位相变化。 瞬时能流密度 结论：随着 x 值的增大，即在传播方向上，各质点的位相依次落后。这是波动的一个基本特征。 波的位相： 运动的状态： t 时刻，x 处质点的振动状态经?t 时间传到了x + u?t 处。 设定测量声强基准值 I 0： 声波平均能流密度（声波的强度）：声强 I 三、声波 设声强级： §13-4 惠更斯原理 一、惠更斯原理 衍射：波在传播的过程中遇到障碍物或小孔后，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象。 惠更斯原理： 媒质中波动传播到达的各点，都可以看作是发射子波的波源，在其后的t时刻，这些子波波面的包迹决定了原波动的新的波前。 子波波源 波前 子波 二、惠更斯原理的应用 1、波的反射 反射角等于入射角 A B1 B2 B3 A3 B 1 2 2、波的折射 D A E1 E2 C B ?t §13-5 波的叠加原理 波的干涉 一、波的叠加原理 1、波传播的独立性原理：若干列波在传播过程中相遇，每列波仍将保持其原有的振动特性（频率，波长，振幅，振动方向），不受其它波的影响。 2、波的叠加原理：在相遇区域内，任一质点振动的位移是各列波单独存在时在该点引起的位移的矢量和。 波传播时的独立性叠加原理 二、波的干涉 干涉：两列波在空间相遇（叠加），以至在空间的某些地方振动始终加强，而在空间的另一些地方振动始终减弱或完全消失的现象。 S1 S2 干涉条件： 两列波的频率相同，振动方向相同，有恒定的位相差。 相干波： 能产生干涉现象的波 波源振动方程： S1 S2 P P点的位相差： 振幅： 加强 减弱 相位差： 波程差： 加强 减弱 例题、AB为两相干波源，振幅均为5cm，频率为100Hz，波速为10m/s。A点为波峰时，B点恰为波谷，试确定两列波在P点干涉的结果。 解： 15m A B P 20m 设A比B超前? 两列波在P点叠加反位相 所以P点静止 P点振幅 例、如图是干涉型消声器的结构，从声源发出 的向右传播的声波通过一支由一段直管和 一段半圆形弯管组成的管子。 部分声波通过半圆形的管后又与直接通过 直管的声波汇合，这种汇合产生了干涉。 若通入一列波长为?的声波，求半径r 最小是多少时汇合处产生的声强最小。 r 源 填空题4图 例. 一个相控阵列雷达有许多发射雷达波的天线， 这些天线以相同的频率但各不相同的相位发射。 这一装置通过控制彼此相位差值来改变发射角度， 而不需像普通雷达那样用机械转动天线。 假设一阵列有50个天线，它们沿一直线排列，彼此相隔75mm远，发射球面波波长为15mm的雷达波，要使合成波束的波线k与天线阵列排成的直线的垂线 成35?离开阵列，用惠更斯原理计算相邻各天线间 的相位差必须是多少弧度？ 第5题图 k 35? 75mm §13-6 驻 波 一、驻波的波形特点： 1、没有波形的推进，也没有能量的传播，参与波动的各个质点处于稳定的振动状态。 2、各振动质点的振幅各不相同，但却保持不变，有些点振幅始终最大，有些点振幅始终为零。 x 波节 波幅 二、驻波产生的条件： 两列振幅相同的相干波沿相反方向传播叠加而成。 三、驻波方程： 讨论：1、 为坐标为x质点的振幅 参与波动的每个点振幅恒定。不变，不同的点振幅不同。 结论： 波幅： 2A 坐标： 波幅间距： 2、 波节： y=0 坐标： 波节间距： 3、 驻波方程： 驻波方程： 结论：两相邻波节之间的各点振动位相相同，在一个波节的两侧（相邻两段）的各振动点反位相。 例、驻波中相邻两分段上的各点，在振动时相同的物理量是： A．频率； B．相位；