大学物理《普通物理学简明教程》11-1 机械波的产生和传播.ppt

上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 一 掌握建立平面简谐波波函数的方法和波函数的物理意义，理解波的能量. 　　二　掌握描述波动的特征量和描述能量传播特征的物理量及其关系. 　教学基本要求 　　三　理解惠更斯原理. 　　四　理解波的叠加原理和相干波概念.理解波的干涉相位差和波程差条件.理解驻波及其形成条件，驻波与行波的区别. 　　五　理解机械波的多普勒效应.了解电磁波的多普勒效应. 　　六　了解电磁波的产生及其性质. 一、 机械波产生的条件 弹性介质 注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点并不随波前进。 波源 产生机械振动的振源 传播机械振动的介质 §11-1 机械波的产生和传播 二、 横波与纵波 1. 横波 横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。 2.纵波 纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。 注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、 气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。 振动方向 传播方向 波谷 波峰 波密 波疏 3.特征 横波： 纵波： 波线：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。 波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面(简称波面)。 波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一个。 三、波阵面和波射线 平面波：波面为平面 球面波：波面为球面 波面 波线 波线 波面 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。 注： 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波。 四、波长、频率、和波速之间的关系 y x o 波长： 同一波线上两个相邻的振动状态相同的质点之间的距离. y t o 周期： 一个完整的波通过波线上某点所需的时间. 单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物理量， 的值通常取决于介质的弹性和质量密度，又称相速。 波速、周期和波长之间存在如下关系： 频率： 周期的倒数 频率和周期只决定于波源，和介质种类无关。 波速： 个 波长、频率和波速之间的关系 当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质不再具备连续性，此时不能传播弹性波。 弹性波在介质中传播时存在一个频率上限。 例11-1 频率为3000Hz的声波，以1560m/s的传播速度沿一波线传播，经过波线上的A点后，再经13cm而传至B点。求(1) B点的振动比A 点落后的时间。(2) 波在A、B两点振动时的相位差是多少？(3) 设波源作简谐振动，振幅为1mm，求振动速度的幅值，是否与波的传播速度相等？ 解: (1) 波的周期 波长 B点比A点落后的时间为 即 。 (2) A、B 两点相差 ， B点比A点落后的相差为 (3) 振幅 A=1mm，则振动速度的幅值为 振动速度是交变的，其幅值为18.8m/s，远小于波速。 解: 横波传播过程中各个质点在其平衡位置附近振动，且振动方向与传播方向垂直。 水平箭头表示该波的传播方向。试分别用小箭头表明图中A、B、C、D、E、F、G、H、I各质点的运动方向，并画出经过1/4周期后的波形曲线。 例11-2 设某一时刻绳上横波的波形曲线如下图所示， 根据图中的波动传播方向，可知在C 以后的质点B 和A开始振动的时刻总是落后于C点，而在C 以前的质点 D、E、F、G、H、I 开始振动的时刻却都超前于C 点。