[理化生]9_机械波.ppt

* 第七章 机械振动与机械波 7.2 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 第9章 机械波 9.1 机械波的形成 传播 产生条件：1）波源；2）弹性介质. 机械波：机械振动在弹性介质中的传播. 弹性介质____由弹性力组合的连续介质。 波源____波源处质点的振动通过弹性介质中的弹性力，将振动传播开去，从而形成机械波。 波源 介质 + 弹性作用 机械波 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. 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. 三 描写波动过程的物理量 波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度. O y A A - 周期 ：波前进一个波长的距离所需要的时间. 频率 ：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目. 波速 ：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）. --表示波在空间的周期性 --表示波在时间上的周期性 波的周期T：振动传过一个波长所需的时间。 通过波速 联系起来 波的T（or ）=波源的T（or ） =介质中各质点的T（or ） 即：周期或频率与介质无关 注意 周期或频率只决定于波源的振动! 波速只决定于媒质的性质！ 三波线和波面 * 球 面 波 平 面 波 波前 波面 波线 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. 平面简谐波的波函数 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. 1.令原点O 的初相为零，其振动方程 为 u 波函数建立的出发 点:考察振动相位 的传播. 2.写出离0点x处的质点P的振动表达式 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 点P 振动方程 时间推迟方法 波函数 P * O 点 O 振动方程 点 P 振动方程 点 P 比点 O 落后的相位 相位落后法 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 质点的振动速度，加速度 二 波函数的物理意义p231 1 当 x 固定时， 波函数表示该点的简谐运动方程，并给出该点与点 O 振动的相位差. （波具有时间的周期性） 波线上各点的简谐运动图 （波具有空间的周期性） 2 当 一定时，波函数表示该时刻波线上各点相对其平衡位置的位移，即此刻的波形. 波程差 O O 3 若 均变化，波函数表示波形沿传播方向的运动情况（行波）. 时刻 时刻 p Q 设 t 时刻位于质点 P 点的位移为： 经过 时刻后，P点的振动传到 处的 Q 点， O 时刻 时刻 p Q 后， 同样的位移发生在 处，波向前传播了 的距离即某一固定相位传播了 的距离。 在经过 ， 这表示在 时刻 处的位移 时间 x y x p Q 9.4 惠更斯原理 波的叠加 几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样. 在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和. 一 波的叠加原理 1 、原理： 波动所到达的媒质中各点，都可以看作 为发射子波的波源，而后一时刻这些子波的包迹便是 新的波阵面。 二、惠更斯原理 2. 应用 t 时刻波面 ? t+?t 时刻波面 ? 波的传播方向 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到