第7章机械波.ppt.ppt

机械波;物质波：近代物理研究发现，微观粒子具有 明显的波粒二象性，如电子、质子等微观粒子。;7-1 机械波的产生和传播;横波和纵波是弹性介质内波的两种基本形式。但是， 不管是横波还是纵波，都是振动状态的传播，介质 本生并没有发生沿波的传播方向的迁移。;波面：在波的传播过程中任一时刻振动相位相同的 点所组成的面。;平面波;周期T：波前进一个波长的距离所需的时间。;五、由介质的弹性及惯性决定波速;固体媒质中纵波波速;一、平面简谐波的波函数;设原点振动表达式：;沿x轴正向传播的平面简谐波;平面简谐波的波函数;二、波函数的物理含义;2、如果给定t,即t=t0 则y=y(x);3.如x,t 均变化y=y(x,t)包含了不同时刻的波形;例7-1. 一条长线用水平力张紧，其上产生一列简谐横波向左传播，波速为20m/s。在t＝0时它的波形如图所示。(1) 求波的振幅、波长及周期；(2) 按图设x 方向写出波函数；(3) 写出质点振动速度表达式。;x处质点的振动比原点早;(3) x处质点振动速度;例7-2. 一列平面简谐波以波速u 沿x轴正向传播，波长为?。已知在x0 = ?/4 处的质元的振动表达式为;t = 5T/4;三、平面简谐波的波动方程;物理量 在三维空间中以波的形式传播， 其波动微分方程一般形式为：;以介质中传播的平面简谐横波为例;质元?m 中的总能量;能流:单位时间内通过介质中某一截面的能量。;讨 论;无吸收均匀介质中的球面波;震源：发生地震的地方。;地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波 纵波(P波)是推进波，地壳中波速为5.5~7千米/秒，最先到达震中，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。 横波(S波)是剪切波：在地壳中的波速为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。 面波(L波) 是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 ;地震波;7-4 惠更斯原理 波的衍射、反射、折射;二、波的衍射;三、波的反射和折射;i;7-5 波的干涉;加强;干涉加强或减弱的条件;干涉加强的条件：;当两相干波源为同相波源时?2 = ?1;例7-3. 如图，S1、S2 为同一介质中两相干波源。其振幅皆为5 cm，频率皆为100Hz，但当S1为波峰时，S2恰为波谷。设波速为u = 10m/s。试写出由S1、S2 发出的两列波传到P点时的干涉结果。;例7-4. 如图是干涉消声器结构的原理图，利用这一结构可以消除噪声。当发动机排气声声波经管道到达A点时，分成两路而在B点相遇，声波因干涉而相消。如果要消除频率为300 Hz 的发动机排气噪声，求图中弯道与直管长度差?r = r2? r1至少应为多少？（设声波速度为340 m·s?1）;7-6 驻波;二、驻波方程;1. 波腹的位置：;因此，驻波实际上就是分段振动现象。在驻波中，没有振动状态或相位的传播，所以称之为驻波。;三、半波损失;四、振动的简正模式;例7-5. 一只二胡的“千斤”（弦的上方固定点）和 “码子”（弦的下方固定点）之间的距离是L = 0.3m。其上一根弦的质量线密度为? = 3.8?10?4kg/m，拉紧它的张力F=9.4N。求此弦所发出的声音的基频是多少？此弦的三次谐频振动的节点在何处？;7-7 多普勒效应;1.波源不动，观察者以速度 相对媒质运动;2.观察者静止，波源以速率 运动;3.波源及观察者同时运动;例7-6. 利用多普勒效应监测汽车行驶的速度。一固定波源发出频率为100kHz的超声波，当汽车迎着波源驶来时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的超声波的频率为110kHz,已知空气中声速为330m/s，求汽车行驶的速度。;二、超音速 冲击波;如果vs u，;三、多普勒效应的应用;2.描写波动的物理 量及其关系;4. 波的干涉与驻波