振动与波课件.pptVIP

振动与波 创世之初，耶和华说： Let there be light, and there was light… 波（光与声）承载了人类感知世界的绝大部分信息。所承载的语言、图像是人类智慧的载体。 认识过程： 振动与波是普遍存在的物理现象， 波是物质存在的一种形式。。。 ——从光谈起，几点追问 直线传播还是绕行？ 粒子还是波？ 波还是粒子？ 经历了否定之否定的认识过程。 观察现象： 单缝：直线传播——几何光学 (dλ) 衍射——波动光学 (d~λ) 光是波！ 光电效应 是波也是粒子！ 启示： 物理定律通常都是相对的，人们的认识不断修正，升级中。。。 （几何还是波动？粒子还是波？） 出现某种现象是有条件的，需要参数的匹配 以衍射为例：尺度，波长，亮度，相干性。。。 波能干什么？ 成像：几何像：光，B超，X光，CT，红外等等 波与物质结构：衍射像：光，X光，电子。。。 演示：光盘的衍射 ——波遇到周期结构时的相干迭加得出图样，揭示物质结构的信息。 波与波的相互作用： 用光波研究水波及其色散：测量波长，波速 波速与频率有关，称为色散。 （三棱镜色散：折射率与频率有关） 总之，物质世界中存在形形色色的波，可以去探索和利用。 简谐振动， 谐振子与LC振荡电路 阻尼振动，受迫振动，共振 振动的合成、拍，李萨如图 耦合振子 Forced oscillators 可以用电路模拟、研究阻尼振动： RLC串联电路： 23.Resonance（复数解法）： Solve the forced oscillators again Forced oscillator with damping Damped oscillations (transients) 感谢同学们对课程的贡献 陈旭 沈明仁 贾斐 李怡萱 冯爽 冯辰 冯永志 傅玉祥 陈熹 宋寰 史文博 杨千里 车适 陈天然 朱宏宇。。。 Happy New Year! 作业： 15.4, 15.5, 15.7, 能量损耗 耗散系统 品质因子Q 振动系统在某时刻的能量与它在一个“周期”内的能量损耗之比 共振，?0为共振圆频率。 频带宽度 频带宽度的相对值正是品质因子Q的倒数。 当策动力的圆频率等于?0=??02-2?2时，振幅A最大。 当阻尼因子很小时，?0=??02-2?2??0 受迫振动 引起共振的旋涡（Karman vortex street) 讨论相差?0： 由于 sin?00, 因而?0总是负值， 受迫振动位移的相总是滞后于策动力的相。 在共振情况下，?0 =-?/2，即受迫振动位移滞后于策动力?/2 。 速度与策动力同相。策动力一直做正功 对比：简谐振动的相差?0： x v a 分析：一个周期内回复力何时做正功？何时做负功？ 一个周期内回复力一半做正功，一半做负功。净功为零。 受迫振动位移滞后于策动力的相: sin?00, 0?0-? 受迫振动速度与策动力的位相差: ?/2?0 +?/2 -?/2 0?0 +?/2 -?/2 ?/2?0 +?/2 0 v F F v 一个周期里，策动力净功大于零。 用于补偿阻尼损耗，维持稳定振幅。 * * 光屏 扬声器 音频信号发生器 激光器 水槽 大头针 o x m x0 = 0 21. Harmonic Oscillator 简谐振子的运动学 Let Amplitude，phase 根据初始条件确定 initial conditions 简谐振子的动力学 Or Find the complete, general solution of equation Try Notice: Resonance, Phase jump (+/-) at Complete solution includes --Steady-state response, transient response 谐振子与LC振荡电路 L C E K LC 电磁振荡电路 Electric resonance L + C A L + C C L