普通物理学 机械波 2-6 驻波.ppt

* 第2章 机械波 2– 6 驻 波 * 一、驻波的产生 振幅、频率、振动方向都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象。（图例：入射波是由音叉振动引起的，反射波是入射波在固定端反射引起的，如果固定端位置合适，即可产生驻波）。 驻 波 的 特 点 （1）从弦线的固定端开始被分成几段，每段两端点固定不动，而每段中的各质点则作振幅不同，相位相同的独立振动，中间的点振幅最大，越靠近两端振幅越小。 （2）相邻两段的振动方向相反，弦上各点只有段与段之间的相位突变。 （3）驻波中始终静止不动的那些点叫波节，振幅最大的各点称为波幅，无论是波节还是波幅都固定在一些位置上，不随时间变化。 （4）驻波中驻波中各质点同时达到各自的最大位移，同时经过各自的平衡位置，因此我们称驻波各质点作同步振动。 （5）没有振动状态或相位的逐点传播，即没有“跑动”的波形，也没有能量的传播。 驻 波 的 形 成 驻波的振幅与位置有关 二、驻波方程 正向 负向 各质点都在作同频率的简谐运动 驻波方程 讨论 1 0 相邻波腹（节）间距 相邻波腹和波节间距 1）振幅 随 x 而异， 与时间无关。 波腹 波节 2）相邻两波节之间质点振动同相位，任一波节两侧振动相位相反，在波节处产生 的相位跃变 。（与行波不同，无相位的传播）。 为波节 例 三、相位跃变（半波损失） 当波从波疏介质垂直入射到波密介质， 被反射到波疏介质时形成波节。入射波与反射波在此处的相位时时相反, 即反射波在分界处产生 的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失。 波密介质 较大 波疏介质 较小 当波从波密介质垂直入射到波疏介质， 被反射到波密介质时形成波腹。入射波与反射波在此处的相位时时相同，即反射波在分界处不产生相位跃变。 四、驻波的能量 驻波的能量在相邻的波腹和波节间来回转移，动能主要集中在波腹（这时所有质元都不形变，没有势能 ），势能主要集中在波节（由于这时所有质元都不运动，没有动能 ），但无长距离的能量传播。 A B C 波节 波腹 位移最大时 平衡位置时 五、驻波与行波的不同点 1）驻波有波幅，行波无波幅。行波也有波峰位置，但行波的波峰不断向前移动，不像驻波波幅固定在一些位置上，因此行波无波幅。 2）驻波有波节，行波无波节。驻波中有些质点不发生振动，任何时刻他都静止在自己的平衡位置，这些点称为驻波的波节。行波也有y=0的位置，但行波中y=0的位置不断向前移动，不像驻波固定在一些位置上，因此行波无波节。 3）驻波中各质点作同步振动，行波中各质点作波浪式的振动。驻波中各质点同时达到各自的最大位移，同时经过各自的平衡位置，因此我们称驻波各质点作同步振动。