第七部分机械波.ppt

第七章 机 械 波 陈 丽 娟 理学院 TelEmail: ljchen@scut.edu.cn “隔墙有耳” · · · a · ★ 如你家在大山后,听广播和看电视哪个更容易? (若广播台、电视台都在山前侧) 比较: 三. 波的拆射定律 用惠更斯原理证明. 时刻 t i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d Ⅰ Ⅱ 1）折射线、入射线和界面的法线在同一平面内； 2） N 界面 R N 界面 I L 时刻 t+△t Ⅰ Ⅱ B2 B3 B1 N N A I B R i i i A1 A2 A3 B2 B3 B1 N N A I d Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ 时刻 t 时刻 t+△t B2 B3 B1 N N A I B R 所以 §5 波的干涉 一. 波的叠加原理 两列波在相遇后，仍然各自保持自身的波动特性，这就是波传播的独立性。 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. 二. 波的干涉 同频率、同方向、相位相同或相位差恒定的两列波,在相遇区域内,某些点处振动始终加强,另一些点处的振动始终减弱的现象。 干涉现象的强度分布 波的干涉: 相干条件 * 波源振动 点P 的两个分振动 常量 讨 论 1 ) 合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布随位置而变，但是稳定的. 其他 振动始终加强 振动始终减弱 2 ) 波程差 若 则 振动始终减弱 振动始终加强 其他 3 ) 讨 论 例： 如图所示，A、B 两点为同一介质中两相干波源.其振幅皆为5cm，频率皆为100Hz，但当点 A 为波峰时，点B 适为波谷.设波速为10m/s，试写出由A、B发出的两列波传到点P 时干涉的结果. 解： 15m 20m A B P 设 A 的相位较 B 超前，则 . 点P 合振幅 * * 本章教学要求： 理解机械波产生的条件。掌握推导波函数的方法 及波函数的物理意义。理解波形图线。了解波的能量 传播特征及能流、能流密度概念。 了解惠更斯原理和波的叠加原理。理解波的相 干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干 波叠加后振幅加强和减弱的条件。 理解驻波及其形成条件。了解驻波和行波的区别。 了解机械波的多普勒效应及其产生原因。 本章重点： 简谐波的波动方程，相干波叠加后振幅加强和减弱的 条件。驻波。 本章难点： 波动方程，相干波，驻波 一. 什么是波？ 振动状态以一定速度在空间的传播就形成了波. §1 机械波的几个概念 天线发射出电磁波 水波 地震波造成的损害 声波 形变： 1. 机械波 波的分类 机械振动以一定速度在弹性介质中由近及远地传播出去，就形成机械波. 产生条件 波源：作机械振动的物体 ｛ 弹性介质：承担传播振动的物质 2. 电磁波 变化的电场和变化的磁场在空中的传播过程形成电磁波. 3. 物质波 物质波（也称概率波）是微观粒子的一种属性，具有完全不同的性质，遵从量子力学理论. 干涉、衍射 二. 横波和纵波 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 ） 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. 水面波是什么波? 纵波与横波的合成 三. 波面与波线 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。 波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面(简称波面)。 波前：在任何时刻，最前方的波面即是波前。 平面波 波 线 波 阵 面 球面波 波阵 面 波 线 四. 波长、周期、频率和波速 波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、振动状态完全相同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 ：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，某一振动状态单位时间内所传播的距离. 周期或频率只决定于波源的振动 纵、横波波速 固体中 纵波波速 横波波速 气、液中纵波波速 绳中横波波速 杨氏模量 质量密度 切变模量 容变 模量 张力 质量线密度 如声音的传播速度 空气，常温 左右，混凝土 取决于介质的弹性模量和密度 §2 平面简谐波 传播过程中各质元均做同频率、同振幅的简谐振动的平面波 一. 波函数 各质点相对平衡位置的位移 波线