大物课件简谐波-惠更斯原理.ppt

* * 波的类型 (1)机械波 水波、声波、地震波、…… (3)物质波 与电子、质子、原子、分子相联系的。 (2)电磁波 可见光、紫外线、无线电波、X射线、…… 波动的一般概念 15.1 弹性体 弹性形变 弹性体 塑性 （略讲 自学） 若物体在外力的作用下发生形变，而外力撤消后又能恢复原来的大小和形状，则这种变形体就称为弹性体。 物体在外力作用下发生形变，当外力等因素除去后，变形体仍具有固定或残余形变的性质称为塑性。 应力 弹性体形变后，内部某截面上产生的使其恢复形状的内力 。 应力与应变 正应力（ ）：垂直于截面上的 与截面面积 之比。 切应力（ ）：相切于截面上的 与截面面积 之比。 线应变（ ）：长度的相对形变。 胡克定律 杨氏模量 切应变（ ）：平行截面间的相对滑动位移与截面间的垂直距离之比表征剪切形变，称为切应变。 剪切模量 G 体应变 体积弹性模量 1. 机械波的形成 产生条件： 1）波源（机械振动）； 2）弹性介质. 机械波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播. 注意 15.2 机械波的产生 机械波是实际上是介质中大量质元参与的集体振动. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t=0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 t=T/4 7 8 9 10 11 12 13 6 5 4 3 2 1 t=T/2 6 5 4 3 2 1 13 7 8 10 11 12 t=T 正是通过媒质各部分之间相互作用，才能把机械振动传播出去。 机械波的传播 t 6 5 4 3 2 1 13 7 8 10 11 12 横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ） 2.横波与纵波 特征：具有交替出现的波峰和波谷. 纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. （可在固体、液体和气体中传播） 特征：具有交替出现的密部和疏部. 横波：线元位移方向⊥波的传播方向 纵波：线元位移方向∥波的传播方向 3. 波长、频率和波速 波长 ?（空间周期）：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为2? 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度. 周期 T（时间周期） ：波前进一个波长的距离所需要的时间. (时间)频率 ? :单位时间内波动所传 播的完整波的数目. 波速 u：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）. 注意 周期或频率只取决于波源的振动! 波速只决定于媒质的性质！ 空间频率 ：波长的倒数，即单位长度内波动所传播的完整波的数目. 波数 圆频率 波速决定于媒质的性质。 注意 (3)纵波在液体和气体中的波速为 (1)横波在固体中的波速为 (2)纵波在固体中的波速为 (4)横波在拉紧的弦线上的波速为 （G为切变模量，ρ为密度） （E为弹性模量） （K为体积模量） （F为弦线上的张力，μ为质量线密度） 4. 波线 波(阵)面 波前 波线：沿波的传播方向 画一些带有箭头 的线。 波(阵)面：不同波线上 相位相同的 点所连成的 曲面。 各质点相对平衡位置的位移 波线上各质点平衡位置 简谐波：在均匀的、无吸收的介质中，若波源作简谐运动，在波传到的区域, 媒质中的质元均作“简谐振动”, 称为简谐波。 平面简谐波：波面为平面的简谐波. 介质中任一质点（坐标为 x）相对其平衡位置的位移（坐标为 y）随时间的变化关系，即 称为波函数. 15.3 平面简谐波的波函数 点 P t 时刻点 P 的运动 t-x/u时刻点O 的运动 点P 振动方程 1. 时间推迟法 u 点O 的振动状态 点 P 比点 O 落后的相位 点 P 振动方程 点 O 振动方程 P * O 2. 相位落后法 沿 轴正向 沿 轴负向 波动方程的其它形式 角波数 质点的振动速度，加速度 （沿x轴正向传播） 对于某一给定的相位 两边求导得 说明波的相位的传播速度就是波速 u ， 所以，波速 u也称为相速度。它可以超过光速。 相速度 ------这就是某一给定的相位的 位置 x