第四篇波动与光学第11章机械波.pptxVIP

第11章　机械波 ?§11.1 机械波的形成和传播 ?§11.2 平面简谐波的波动方程 ?§11.3 波的能量 ?§11.4 惠更斯原理 波的叠加和干涉 ?§11.5 驻 波 ?§11.6 多普勒效应 ;振动在空间的传播过程叫做波动 机械振动在连续介质内的传播叫做机械波;§11-1　机械波的形成和传播;横波：振动方向与传播方向垂直的波.;纵波：质点振动方向与波的传播方向平行的波.; 沿着波的传播方向向前看去，前面各质点的振动位相都依次落后于波源的振动位相.;三、波线和波面;;五、描述波动的几个物理量 ; T为弦中张力，?为弦的线密度;3.波长?;§11.2　平面简谐波的波动方程;t 时刻p处质点的振动状态重复;波矢(波数);二、波动方程的物理意义;若 t2-t1=kT, k=1,2,… 则 ??＝2k?, T反映了波动的时间周期性;2. 如果给定t，即t=t0;t0时刻，同一波线上两点的振动位相差 ;3.如x,t 均变化y=y(x,t)包含了不同时刻的波形;一、波的能量和能量密度;体积元内媒质质点的弹性势能为;;平均能量密度: 一个周期内能量密度的平均值。;1.能流:单位时间内通过介质中某一 截面的能量。; 在均匀不吸收能量的媒质中传播的平面波在行进方向上振幅不变，球面波的振幅与离波源的距离成反比。;对球面波：;三、波的吸收;*四、声压、声强和声强级;通常把最低声强作为测定声强的标准，用I0表示. ;§11.4　惠更斯原理　波的叠加和干涉;*应用惠更斯原理证明波的反射和折射定律 ;二、波的叠加 ; 两列波若频率相同、振动方向相同、在相遇点的位相相同或位相差恒定，则在合成波场中会出现某些点的振动始终加强，另一些点的振动始终减弱(或完全抵消)，这种现象称为波的干涉. ;;在p点的振动为同方向同频率振动的合成。;说明: (1) 位相仅由位置决定，合振幅由波程差(r2-r1)决定，故这是一个稳定的叠加图样。即有干涉现象;若?10= ? 20 , 上式简化为波程差?;例: 位于A、B两点的两个波源，振幅相等，频率都是100赫兹，相位差为?，其A、B相距30米，波速为400米/秒，求:A、B连线之间因相干干涉而静止的各点的位置。;在x轴上B点发出的行波方程：;§11.5　驻波 ;一、驻波方程;函数不满足;;二、驻波的特点;2.位相???不传播(驻波);*3.驻波能量;三、半波损失;2.若?1u1 ?2u2 ，即波疏?波密;§11.6　多普勒效应　*冲击波 ;简单地，选介质为参考系，以波源及观察者连线为x轴，并规定波动向着观察者传播方向为正方向;1.波源不动，观察者相对于介质运动 ? s=0, ? B ? 0;波源静止时的多普勒效应;2.观察者不动，波源相对于介质运动 ? s ? 0, ? B=0 ;;若波源背离观察者运动 (?s0);3.波源和观察者同时相对于介质运动(? B ? 0 , ? S ? 0)