大学物理课件-机械波.pptVIP

讨论： (2) x处质元作振幅为 的谐振动 (1)驻波方程中不含 因子 §11-7 驻波 ----不是波动，只是振动 相邻波腹的间距为 §11-7 驻波 (3)波腹的位置： 满足 (4)波节的位置： 相邻波节的间距为 §11-7 驻波 满足 以B点为坐标原点的波动方程为 (3) §11-3 平面简谐波 波动方程 　 动能 势能 能量传播 一、波的能量 以纵波在细棒中传输为例 §11-4 波的能量 波传播 媒质弹性形变 媒质质点振动 取体积元ab 原长为?x, 长度变化为?y §11-4 波的能量 体积元振动速度 设体积元体积为 ?V, 质量为?m=??V 1.振动动能 设波动方程为 §11-4 波的能量 体积元胁变：?y / ?x 体积元所受弹性力 体积元的弹性势能 2.弹性势能 §11-4 波的能量 即 体积元总能量 §11-4 波的能量 讨论： (1)波传播时，任一体积元的动能、势能和总能量作同相的周期性变化 (2)平衡位置处，体积元动能、势能和总能量最大；位移最大时，三者均为零 (3)体积元总能量不守恒，它不断从前面媒质吸收能量，又不断地将能量传递给后面媒质 ----能量传播 §11-4 波的能量 二、波的能量密度 能量密度：单位体积内的波动能量 一周期内的平均值(平均能量密度) §11-4 波的能量 三、波的能流密度(波的强度) 能流：单位时间内通过某一面积传播的能量 一周期内平均值(平均能流) 能流密度：通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流 §11-4 波的能量 其中 ----介质的特性阻抗 §11-4 波的能量 　 一、惠更斯原理 论述：媒质中波动传到的各点都可以看作是新的次波源，这些新波源发射的波称为子波，其后任一时刻这些子波的包络面就是该时刻的新波阵面 §11-5 惠更斯原理 §11-5 惠更斯原理 球面波 平面波 §11-5 惠更斯原理 二、波的衍射、反射和折射 1.衍射 衍射：波传播过程中遇到障碍物而发生偏离原方向传播的现象 §11-5 惠更斯原理 §11-5 惠更斯原理 2.反射 而 §11-5 惠更斯原理 3.折射 设 n21：2介质对1介质的相对折射率 §11-5 惠更斯原理 一、波的传播规律 §11-6 波的干涉 独立性：几列波相遇时，各波将保持本身特性(频率、波长、振动方向等)沿原方向继续传播，与未相遇一样 叠加原理：在几列波相遇区域，任一质点的振动为各个波单独在该点引起的振动的合成 §11-6 波的干涉 §11-6 波的干涉 　 二、波的干涉 相干波的条件：频率相同，振动方向相同，相位相同或相位差恒定 干涉现象：波叠加时，某些位置振动始终加强，某些位置振动始终减弱(或抵消)的现象 §11-6 波的干涉 设两相干波源 传输到P点 P点的合振动为 §11-6 波的干涉 其中 讨论: (1)空间某点 ----空间每点有恒定的合振幅A §11-6 波的干涉 　 (2)空间各点的 不同，因此各点有不同的合振幅A (3)由波的强度 叠加波强度 ----空间各点的强度与?? 有关：随位置变化，但稳定 §11-6 波的干涉 (4)当 有 当 有 ----强度最强 ----强度最弱 §11-6 波的干涉 (5)若 ----半波长偶数倍 有 ----半波长奇数倍 有 §11-6 波的干涉 波程差 [例4]两列相干平面简谐波沿x 轴传播。波源 S1和S2相距d=30m，S1为坐标原点,已知x1=9m和x2=12m处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点。求两波的波长和两波源的最小位相差 解：设S1、S2的初相位为?1 、?2 因x1和x2处为相邻干涉静止点，有 §11-6 波的干涉 同理 §11-6 波的干涉 因x1和x2处为相邻干涉静止点，有 相减得 k=-2时，位相差最小 §11-6 波的干涉 一、驻波的产生和特点 驻波：两列振幅相同的相干波沿相反方向传播叠加而成的波 §11-7 驻 波 §11-7 驻波 始终静止---波节 振幅最大---波腹 §11-7 驻波 §11-7 驻波 驻波 特点： 1.存在波节和波腹，其它各点振幅在0～2A 之间 2.两相邻波节或波腹之间的距离为?/2 始终静止---波节 振幅最大---波腹 §11-7 驻波 3.每一时刻合成波形一定，且不左右移动 4.分段振动： §11-7 驻波 ----驻波 驻波没有振动和能量的传播 ----特殊的振动形式，不是波 相邻两波节之间各点振动同步----同相 相邻两段的振动方向相反----反相 二、驻波方程 设相向而行的两列相干波为 合成波 §11-7 驻波 一、机械波产生的条件 机械波源：作机械振动的物体 弹性媒质：质元之间彼此有