振动与波动中的位相问题.pdfVIP

34卷第 8期 物 理 教 学 Vo1．34NO．8 2O12年 8月 PHYSICSTEACHIN( Aug．2012 振 动 和 波 动 中 的 位 相 问 题 黄燕萍 (华东师范大学物理系 上海 200241) 伴随着信息技术 的发展 ，信息化已成为当代世 谐振动的运动方程具有特定的函数形式 ，物体离开 界发展的主流。信号是运载消息的工具 ，是消息的 平衡位置的位移z(￡)随时间t呈现按余弦(或正弦) 载体 。它包含光信号、声信号和电信号等。光、电信 函数发生周期变化的规律 ： 号是特定频率的电磁波 ，可以用振幅和位相来表征 。 (￡)一 Acos(o~·f+ ∞) (1) 因为电磁波位相中包含的信息量为 50％，对位相问 这是简谐振动的运动方程 。描述简谐振动的三个特 题的研究 ，早 已经成为国内外的学术热点 。 征物理量是角频率 ∞(或周期 T)、振 幅 A 和相位 在振动和波动中，位相是一个重要 的特征量，理 解位相及其意义是认识振动和波动规律 的重点 ，也 60·+ 。角频率CO是频率厂的27c倍 ，而频率是在单 位时间内物体完成全振动的次数，频率 ．厂等于振动 是学习振动和波动的难点。 周期 T的倒数 ；振幅A是在振动时物体离开平衡位 一 、 简谐振动 置最大的距离 ；位相 CO·t+ 决定物体在振动循环 1．简谐振子模型 中的位移、速度和加速度 ，表征物体振动的状态及其 变化 。 在力学中把物体在平衡位置附近做往返的周期 性的运动称为机械振动 。振动在生活中的例子有很 3．简谐振动的动力学规律 多 ，如机械钟里钟摆 的运动、人体心脏的跳动、人原 由于作简谐振动的物体是围绕平衡点的往返运 地走路时地板的运动等等 。任何一个物理量，只要 动，物体一定具有加速度 。一个做简谐振动 的物体 受到的合力是一种弹力：力的大小与物体离开平衡 它的大小随时间有周期性变化 ，就说这个物理量在 振动。例如交流电路中的电流和电压随时间周期性 位置的位移大小成正比，力的方向与位移方向相反 ， 变化 ，所 以电流和电压在振动 ；一年中某一地区的温 即F一一五5。式 中的比例 系数 点是材料 的倔 强系 数 ，表征材料抵抗形变的能力。在这样 的弹力作用 度随时间周期变化，所 以温度在振动等等。 简谐振动是一种基本 的振动，一切复杂 的振动 下 ，物体做的是变加速运动 。 一 J2一 都可以看成是 由许多不同频率 的简谐振动合成的。 应用牛顿第二定律 ：F： ，得 ：一kx—优 ， U ￡ 如同讨论物体的直线运动和曲线运动需要引入质点