B§12-1机械波的产生和传播2.ppt

太原理工大学物理系 太原理工大学物理系 * 第七章 ◆机械波的产生和传播 ◆平面简谐波的波动方程 ◆波的能量 波的强度 ◆惠更斯原理（波的反射、折射和衍射） ◆波的叠加原理（波的干涉、驻波） 常见波的种类： 机械波：机械振动在媒质中的传播。 （绳中的波、水波、地震波、声波、超声波 ） 电磁波：变化电场和变化磁场在空间中的传播。 （电磁波、光波·····） 本章主要研究内容 主要内容 电磁学、波动光学 一 机械波的产生和传播条件 §12-1 机械波的产生和传播 波源的振动状态决定各点的振动状态，波是振动状态的传播！ t= T/4时，3号球重复0号球t=0时状态 t= T/2时，6号球重复0号球t=0时状态 t=3T/4时，9号球重复0号球t=0时状态 t= T 时，12号球重复0号球t=0时状态 在弹性介质中，各相邻质点以弹性力相互联系。当O点在平衡位置做振动，则相邻各点依次随着做振动…。在弹性介质中形成弹性波。 2、机械波传播的特征： 1、机械波产生的条件： ②弹性介质：质元之间以弹性力相联系的介质， ①波源：作机械振动的物体。 如声波中：乐器、声带、电话机膜片、扬声器等 如声波中：空气、水、铁轨等。 ①波是振动状态的传播。 ②各质元在自己的平衡位置附近作振动，质元的集体振动形成波。 ③各质元依次振动，距振源越远，位相越滞后。 ④波动伴随着能量的传递。 x y 横波 软绳 波的传播方向 质点振动方向 软绳 质点振动方向 波的传播方向 抖动一下，产生一个脉冲横波 连续抖动，产生连续横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直 二、横波和纵波 抽送一下，产生一个脉冲纵波 软弹簧 软弹簧 波的传播方向 质点振动方向 连续抽送，产生连续纵波 波的传播方向 质点振动方向 在机械波中，横波只能在固体中出现；纵波可在气体、液体和固体中出现。 空气中的声波是纵波。 质点的振动方向与波的传播方向平行 三、波面和波射线 波阵面：波在同一时刻到达的各点组成的面。 波阵面上的点同时开始振动，相位相同。 波前：最前方的波振面即称波前。 波射线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。（波线） 平面波 球面波 波 线 波 阵 面 波阵 面 波 线 1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，可视为平面波。 平面波：波面为平面 球面波：波面为球面 注意： 波的传播方向 质点振动方向 软绳 四、波形曲线、波速、波长和频率 1.波形曲线 :波线上质点的位置 :质点离开平衡位置的位移 时刻波形曲线 1、不论横波还是纵波都可以用波形曲线表示波线上质点离开平衡位置的位移 2、注意波形曲线与振动曲线大的区别。 描述波线上质点离开平衡位置的位移的曲线。 注意： 2、波速u：单位时间内振动状态所传播的距离. 波速u主要决定于媒质的性质和波的类型(横波、纵波)。 横 波 固体 纵 波 液、气体 纵 波 密度 切变弹性模量 杨氏弹性模量 容变弹性模量 声速 标准状态空气 常温常态空气 混凝土 左右 钢 轨 左右 3.波长? 4、频率? 波的频率：单位时间内波所传播的完整波的数目. 振动频率：媒质质点(元)的振动频率。 由传播介质决定 由波源频率决定 注意：同一种波在不同介质中波长不同。 波形曲线上一个完整波形的长度。 或一个振动周期内波传过的距离。 相同