第13章 波动学基础.pptVIP

声强：声波的能流密度，即：单位时间内通过与声波传播方向垂直的单位面积的能量。 可见：声强与频率的平方、幅度的平方成正比， *超声波的频率很高，因而它的声强可以很大； *爆炸声、雷声、体外碎石的冲击波，由于振幅大，声压高，所以其声强大。 声压可以直接测量，声强不可以直接测量。 三、声强 1.人耳对声音的反映主要决定于：声波的强度和声波的频率。 2.听阈和痛阈：能引起听觉的最低声强；人耳能忍受的最高声强。 四、人耳的听觉区域 *人耳最敏感的频率为1000～5000Hz； *频率不同时，听阈差别很大； *频率为1000Hz的声音,听阈强度为10-12W·m-2，痛阈的强度1W·m-2 100 1000 2000 5000 10000 100 50 0 痛阈 1 10-8 80 声强 /W﹒m-2 声强级 /dB 频率/HZ 20 听阈 方 口 10-10 120 100 60 40 20 0 10-12 10-4 10-2 10-6 五、声强级 2.定义声强级： 1.实验测定：声强每增加10倍，主观感觉的响度约增加1倍。 其中： 1000Hz的声波 听阈 0 痛阈 120dB 一个人说话的声强级为40dB，10个人同时说话的声强级是多少？ 解：根据声强级的定义，可知 例 题 1 当两声音声强级的差为20dB时，求它们的声强之比。 解：由 例 题 2 上次课的主要内容 平均能量密度 平均能流 能流密度（波的强度）： 平面波的吸收衰减 球面波的传播衰减 惠更斯原理：介质中波前上各点都可以看作是新的波源，这些波源发出子波，子波的包络面就是新的波前. 内容的理解： 子波概念 波面上任一点都是新的振源 发出的波叫子波 子波面的包络线——新波面 t 时刻各子波波面的公共切面（包络面）就是该时刻的新波面 作用：已知一波面就可求出任意时刻的波面 11.5 惠更斯原理 t+?t时刻波面 · · · · · u?t 波传播方向 t 时刻波面 · · · · · · · · · · · · · · · t + ?t t ? 在各向同性介质中传播 例： u 利用惠更斯原理可以解释衍射、反射、折射等波的传播现象 1.原理给出：一切波动都具有衍射现象 衍射——偏离原来直线传播的方向 所以：衍射是波动的判据 2.用惠更斯作图法导出了光的折射定律 作图步骤： u2?t 媒质1 折射率n1 媒质2 折射率n2 i 法线 B 入射波 A · · E · C u1 u1?t · · F D u2 折射波传播方向 r 一.波的叠加原理 1.波的独立传播原理 各振源在介质中独立地激起与自己频率相同的波 每列波传播的情况与其他波不存在时一样 实际例子: 红绿光束交叉 乐队演奏 空中无线电波等 11.6 波的叠加原理 波的干涉 波的独立传播原理： 有几列波同时在媒质中传播时, 它们的传播特性（波长、频率、波速、波形）不会因其它波的存在而发生影响. 趣称：和平共处 细雨绵绵独立传播 2. 叠加原理 在各波的相遇区, 各点的振动是 各列波单独在此激起的振动的合成 线性叠加 满足线性波动方程 相应的介质叫线性介质 只有各波都较弱时才满足线性叠加 两不同形状的正脉冲 大小、形状一样的正、负脉冲 ? 波的叠加原理： 概而言之：独立传播，矢量叠加。 几列波在同一介质中传播时，无论是否相遇，都保持原有特性(如频率、波长、振动方向等)，各自按原传播方向继续前进，不受其他波的影响；在相遇处任一质点的位移是各波在该点所引起位移的矢量和。 二. 波的干涉 相干条件 在波的叠加区域中各点合振动强弱形成稳定分布的现象, 称为波的干涉现象 得到干涉所要求的条件叫相干条件 满足相干条件的波 叫相干波 波源叫相干波源 叠加叫相干叠加 1.相干条件: 参与叠加的波必须频率相同（简称同频率） 在确定的相遇点各分振动的 　　　　　　 振动方向相同（简称同方向） 　　　　　 相位差恒定（简称相差恒定） P O1 O2 r1 r2 2.波场中的强度分布 质点P同时参与两波源传来的振动 波源的振动： 其中： 波源的相位差 波程差 干涉加强 干涉减弱 由于在波场中确定点有确定的相位差 所以每一点都有确定的 A 从而在波场中形成了稳定的强度分布 干涉的特点:强度分布稳定 O1 O2 最 大 最 小 最 大 最 小 最 大 水波盘中水波的干涉 所以所谓相位差恒定就是波源初相差恒定 实际波：