《大学物理教学资料》第7章.pptVIP

（五）波的叠加原理 波的干涉 1、波的叠加原理 两个或两个以上的波动在传播过程中相遇时，每一相 遇点的振动是各个波动在该处振动的合成；相遇以后 每一个波又按各自的特性继续向前传播。 2、波的干涉 x y 一般而言，波的叠加较复杂 相干波源--两个频率相同、振动方向相同、周 相相同或周相差恒定的波源。 相干波---由相干波源产生的两列能产生干涉现 象的两列波。 干涉现象--满足一定条件（相干条件）的两波源 发出的相干波，在相遇的空间，有的地方振动 始终加强，有的地方振动始终减弱或相消的现 象（波动的特征之一）。 相干条件：同频率、同振动方向、周相相同或 周相差恒定。 S1 S2 水波干涉 干涉现象： 实验中看到的光的干涉 （牛顿环） P 设有两相 干波源 S1 S2 ? ? 则两波在P点引起的振动： 两波在空间某点P处相遇，若 可见，P点同时参与两个同方向同频率的简谐振动。 合振幅： 讨论： （1）合成振幅最大，即P点振动始终加强，则： 合振幅最大： （2）合振幅始终最小，即合振动始终减弱，则： 合振幅最小： （3）当 振动最强； 振动最弱； 振动加强减弱条件可变成： 表示从相干波源发出的波动传至空间某一点P时，两 相干波传播路程之差，称波程差。 波程差为半波长的偶数倍时，P点合振幅达到最大值； 波程差为半波长的奇数倍时，P点合振幅达到最小值。 干涉现象和衍射现象一样，也是波动的基本特性。 3、驻波 驻波是一种特殊的干涉现象。 驻波：两个振幅相同、在同一直线上沿相反方向传播的 相干波相互叠加而成的干涉现象。 u u 节 点 电动音叉 + - 腹 点 由于前进波与反射波是沿相反方向通过弦线上任一点 （设无能量损耗），则波的能量密度为零，并没有能 量沿弦线传播。 （1）、驻波形成的条件：同振幅相向传播的两列相干波 的合成。 （b）波线上以波节为界分段各自振动，合成波波形不沿 弦线移动。 （c）同一段振动的周相相同，相邻两段周相相反。 （2）、驻波的特点： （a）存在波腹、波节 波腹：振动始终加强的点 波节：振动始终减弱的点 (3)、驻波的波动方程： 设两相干波在X轴上传播，振幅 初相 叠加结果： 方法一： 驻波方程 驻波方程 方法二： （但不能准确解释其物理意义！) a、 腹点 取极大值处 相邻两腹点间距离为： b 、 节点 取极小值处 相邻两节点间距离为： 4、反射波的相位变化 沿弦线传播的振动到达线的端点，就会发出反射波。若 端点是固定端，则反射波的相位与入射波相位差 ， 若是自由端，则相位一致。 反射波在反射点处有相位 突变的现象称半波损失。 * 七、机械波 Mechanical Wave 波动就是振动的传播过程。 激起波动的振动系统称为波源。 机械振动经一定的弹性媒质而在空间的传播过程称为 机械波。 例如：水波、声波、地震波等等。 (一)波动 1、机械波简介 (1)、机械波产生的条件： （a）有作机械振动的物体——波源 （b）有传播振动的媒质 (2)、机械波的分类： 横波：振动方向与传播方向垂直。 纵波：振动方向与传播方向平行。 (3)、机械波的几何描述： 波线（波射线）：波的传播方向。 波振面：某时刻波动所到达的各点所连成的同相面。 平面波：从平面波源发出的波动，向一定方向传播，相 应的波面为一系列平行于波源的平面。 球面波：从点波源发出的波动，向四面八方传播，在均 匀媒质中，相同时间内波传播的距离相同，相 应的波面为一系列以波源为中心的球面。 2、描述波动的物理量： （1）波速u：单位时间内振动状态传播的距离，其决 定于媒 质的性质。 （3）波的空间周期和频率 波的空间周期--在同 一波线上，相邻的两 个具有相同振动状态 （速度和位移）的质 点间的空间距离（?） ? ? ? ? （相位相差2?） （2）波的时间周期和时间频率 波的时间周期--波线上周期性地每传出一个完整 的波所需要的时间（T）。 波的时间频率--单位时间内，沿波线传出的波的 个数（?）。 波的时间圆频率：（?） 波的空间频率--在波线上，单位空间长度内完