波动1波的描述平面简谐波.pptVIP

第二章 波动学基础 §1 波的运动学描述 §2 波的动力学描述 §3 波的能量 §4 电磁波 §5 惠更斯原理 §6 波的叠加原理 波的干涉 §7 驻波多普勒 第二章 波动学基础 §1 机械波运动学描述 一．机械波的产生 二．描述波的物理量 三．波函数 四．波动曲线 §2 波的动力学描述 一．物质弹性 二．波动方程 作业： P108 2.2，2.5，2.6 3）体变 应力：ΔP 体变弹性模量：由物质的性质决定。 应变：ΔV∕V “－”表示压强的增大总导致体积的减小 横波和纵波 二. 波动方程 波函数： §2 波的动力学描述 可得： 波动方程： 对其它平面波波动方程仍然成立， 平面简谐波波函数只是上述波动方程的一个特解。 体积元长变为：dy ● ● ● ● ● 波动方程的动力学推导 以均匀细棒中的弹性纵波为例 ● 质元所受到的合外力 体积元的应变为： 波速 适用范围： 形变较小，即必须是弹性形变。 各种平面波。 * 波动：振动在空间的传播过程。 第二章 波动学基础 振源的振动引起后续质点的振动 后续质点的振动与振源振动存在怎样的关系 §1 波的运动学描述 振源O t = T/2 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 3T/4 t = T · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 0 x t = T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 某后续点P §1 波的运动学描述 振源O x 某后续点P y 沿波的传播方向位相依次减小 平面简谐波波函数 波动：振动在空间的传播过程。 t = T/2 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 3T/4 t = T · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = 0 x t = T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 传播的不是物质。是物质的运动。是能量。 机械波：机械振动在媒质中的传播。 如声波、水波、地震波等 电磁波：变化电场或变化磁场在空间的传播。 如无线电波、光波、X射线等 水波在湖面上推进，水是否向前流动？ 声波在空气中传播，是否伴随着气流？ 金色的麦浪翻滚而过，麦子是否还站在原地？ 运动的传播 §1 波的运动学描述 平面简谐波波函数 波的分类（波前形状） 波面： 媒质中振动位相相同的质元组成的曲面。 波前： 沿波传播方向，最前方的同位相面。 波线： 用带箭头的线表示波传播的方向。 球面波、柱面波 平面波 对于平面波每个波面的能量密度相同。 同振幅。 对于球面波、柱面波每个波面的能量密度与波面面积成反比。 减振幅。 波的分类（振动方向） 横波 振动方向与波传播方向垂直的波。 振动方向传播方向动画1 纵波 振动方向与波传播方向在同一条直线上的波。 疏密波。 振动方向传播方向动画2 振源O x 某后续点P y 每上一质元都是下一质元的振源 各质元的振动周期与频率 一般等于振源的振动周期与频率 时间周期性 振源O x 某后续点P y 波长：在波的传播方向上， 任一时刻具有相同振动状态的相邻质元间的距离。 全振动：时间上将所有的振动状态刚好经历一遍的振动过程。 完整波：某时刻空间上刚好包括所有振动状态的波段。 空间周期性 一个周期 T 的时间内，某一振动状态（即位相）所传播的距离正好是一个波长λ 。 相速度：振动状态或振动相的传播的速度。 波速 u 频率：单位时间内通过媒质某一点的“完整波”的个数。 波函数 波函数： 表示任一时刻、任一位置质元离开平衡位置的位移的函数。 x y t=0 t=t x y 脉冲波 ut 行波：扰动的传播（行走） 左行波 右行波 简谐波：