第五部分波动.ppt

第五章 波动 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 体积元在平衡位置时,动能、势能和总机械能均最大。 体积元的位移最大时,三者均为零。 (1)在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随x, t作周期性变化,且变化是同相位的。 (2) 任一体积元都在不断地接收和放出能量,即不断地传播能量。任一体积元的机械能不守恒。波动是能量传递的一种方式 。 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值 二、波的强度 单位体积介质中的波动能量称为能量密度 1、能量密度 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 2、能流 平均能流： 单位时间内垂直通过某一面积的能量 u udt S u 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.3 波的能量 3 能流密度 通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流，称为平均能流密度或波的强度 u udt S u 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 这就是惠更斯原理. 一 惠更斯原理 O 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 波的衍射 水波通过狭缝后的衍射 波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 波的衍射(wave diffraction) 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 广播和电视哪个更容易收到 ? 更容易听到男的还是女的说话的声音？ 障碍物 （声音强度相同的情况下） 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 二 波的干涉 (wave interference) 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.（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.（叠加性） 1 波的叠加原理 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象. 2 波的干涉 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 波频率相同,振动方向相同,相位差恒定，满足干涉条件的波称相干波. 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消 (2)干涉现象 (1)干涉条件 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 3 干涉加强和减弱的条件 波源振动 点P 的两个分振动 * 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 * 点P 的两个分振动 常量 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 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 ) 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 波程差 若 则 振动始终减弱 振动始终加强 其他 3 ) 讨 论 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 三、驻波（standing wave） 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 驻波的振幅与位置有关 正向 负向 各质点都在作同频率的简谐运动 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 驻波方程 讨论 1 0 1）振幅 随 x 而异， 与时间无关. 波腹 波节 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 x y 波节 波腹 振幅包络图 相邻波腹(节)间距 相邻波腹和波节间距 结论 有些点始终不振动,有些点始终振幅最大 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 (2) 相位分布 结论一 相邻两波节间各点振动相位相同 医学物理学 （第七版） 第五章 波动 §5.4 波的衍射和波的干涉 x