大学物理8至12节.ppt

同学们好 ? 我国唯一的宇宙线观测站西藏羊八井观测站是世界上海拔最高的宇宙线观测站，目前已有527个探测器。 结构框图： 平面简谐行波 特征量 波函数 能 量 多普勒效应 *电磁波 *声 波 *非线性波简介 §11.8-16 机械波 波动是振动的传播过程. 振动是激发波动的波源. 机械波 电磁波 波动 机械振动在弹性介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播. 两类波的不同之处 机械波的传播需有 传播振动的介质; 电磁波的传播可不需介质. 能量传播 反射 折射 干涉 衍射 两类波的共同特征 §11.8-9 机械波的产生与传播 描写波的物理量 波源 介质 + 弹性作用 机械波 一、机械波的产生 产生条件：1）波源；2）弹性介质. 波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播. 注意 机械波：机械振动在弹性介质中的传播. 1. 横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ） 二、横波与纵波 特征：具有交替出现的波峰和波谷. 2. 纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. （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. 3.复杂波 （本章研究对象） 特点：波源及介质中各点均作简谐振动 特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成 例如：地震波 简谐波 三、 波线 波面 波前 　　振动相位相同的点组成的面称为波阵面。 1. 波线 2. 波阵面 波的传播方向。 　　任一时刻波源最初振动状态在各方向上 传到的点的轨迹。波前是最前面的波阵面。 性质 （3）各向同性介质中，波线垂直于波阵面。 （2）波阵面的推进即为波的传播。 （1）同一波阵面上各点振动状态相同。 分类（1）平面波 （2）球面波 各质点相对平衡位置的位移 波线上各质点平衡位置 简谐波：在均匀的、无吸收的介质中，波源作简谐运动时，在介质中所形成的波。 一、平面简谐波的波函数 平面简谐波：波面为平面的简谐波。 介质中任一质点（坐标为 x）相对其平衡位置的位移（坐标为 y）随时间的变化关系，即 称为波函数。 §11.10-12 平面简谐波 波形曲线 波动方程的求法 点O 的振动状态 点 P t 时刻点 P 的运动 t-x/u时刻点O 的运动 以速度u 沿 x 轴正向传播的平面简谐波 . 令原点O 的初相为零，其振动方程 点P 振动方程 时间推迟方法 波函数 点 P 比点 O 落后的相位 点 P 振动方程 点 O 振动方程 P * O 相位落后法 波函数 沿 轴负向 点 O 振动方程 波函数 沿 轴正向 O 如果原点的初相位不为零 波动方程的其它形式 角波数 质点的振动速度，加速度 平面简谐波波函数的数学形式和物理意义 1） 2） 对应跑动的波形 3） 注意：波形曲线与振动曲线比较 (见下页表) 振动曲线 波形曲线 图形 研究 对象 物理 意义 特征 某质点位移随时间变化规律 某时刻，波线上各质点位移随位置变化规律 对确定质点曲线形状一定 曲线形状随t 向前平移 由振动曲线可知 某时刻 方向参看下一时刻 初相 周期T. 振幅A 由波形曲线可知 该时刻各质点位移 只有t=0时刻波形才能提供初相 波长? , 振幅A 某质点 方向参看前一质点 A x P t0 ? u o A t P t0 T o 二、波长 波的周期和频率 波速 O y A A - 1. 波长 　波传播方向上相邻两振动状态完全相同的质点间的距离（一完整波的长度）. 横波：相邻 波峰——波峰 　波谷—— 波谷 纵波：相邻 波疏——波疏 　波密——波密 2. 周期 T 波传过一波长所需的时间，或一完整波通过波线上某点所需的时间. 3. 频率 单位时间内波向前传播的完整波的数目. （1 内向前传播了几个波长） 　　波在介质中传播的速度 4 波速 钢铁中 水 中 　　例如，声波在空气中 　　决定于介质的性质（弹性模量和密度）