16- 波动能量 惠更斯原理 大学物理 教学课件.pptVIP

* 波源振动 点P 的两个分振动 1）频率相同； 2）振动方向平行； 3）相位相同或相位差恒定. 波的相干条件 * 点P 的两个分振动 常量 讨 论 1）合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布随位置而变，但是稳定的. 其他 振动始终加强 振动始终减弱 2） 波程差 若 则 振动始终减弱 振动始终加强 其他 3） 讨 论 物理学教程 （第二版） 第六章 机械波 6 – 2 平面简谐波的波函数 物理学教程 （第二版） 第六章 机械波 6 – 3 波的能量 声强级 物理学教程 （第二版） 第六章 机械波 6 – 4 惠更斯原理 物理学教程 （第二版） 第六章 机械波 6 – 4 惠更斯原理 右行波和左行波( x 轴以向右为正)： 右行波 左行波 沿 x 轴正向，右行 沿 x 轴负向，左行 1）波函数 例1 一平面简谐波沿 O x 轴正方向传播， 已知振幅 ， ， . 在 时坐标原点处的质点位于平衡位置沿 O y 轴正方向运动 . 求 解 写出波函数的标准式 O o 2.0 1.0 -1.0 时刻波形图 1.0 3.0 2）求 波形图. 波形方程 * * * * * * * 3） 处质点的振动规律并作图 . 处质点的振动方程 0 1.0 -1.0 2.0 O 1 2 3 4 * * * * * * 1 2 3 4 处质点的振动曲线 1.0 1）以 A 为坐标原点，写出波函数 A B C D 5m 9m 8m 例2 一平面简谐波以速度 沿直线传播,波线上点 A 的简谐运动方程 . 2）以 B 为坐标原点，写出波函数 A B C D 5m 9m 8m 3）写出传播方向上点C、点D 的简谐运动方程 A B C D 5m 9m 8m 点 C 的相位比点 A 超前 点 D 的相位落后于点 A 4）分别求出 BC ，CD 两点间的相位差 A B C D 5m 9m 8m 一 波动能量的传播 波是能量传播的一种形式，传播过程中，介质中的质点运动，具有动能 ，介质形变具有势能 . p W k W 以细棒中的纵波为例分析波动的能量. 振动动能 x O x O 弹性势能 x O x O 杨氏弹性模量 x O x O 弹性介质中任意一体积元的机械能 x O x O 讨 论 体元在平衡位置时，动能、势能、总机械能均达到最大值. 体元相对平衡位置的位移最大时，三者均为零. 1）波动传播的介质中，任一体元的动能、势能、机械能均随 x ，t 作周期性变化，且变化是同相位的. 2）任意体元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量；任意位置 x 处的体元从前一相邻体元接收能量，向后面相邻体元释放能量，体元的机械能不守恒，而是随时间 t 变化. 波动是能量传递的一种方式. 能量密度：单位体积的介质中所包含的波动能量 平均能量密度：能量密度在一个波动周期内的平均值 二 能流和能流密度 能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量. 平均能流： udt S 平均能流密度： 通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流. S u w P = udt S 波的强度 例 证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并求出球面简谐波的波函数. 证明：不考虑介质吸收，则通过任意两个球面的平均能流相等. 即 故 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 这就是惠更斯原理. 一 惠更斯原理 O 波的衍射 水波通过狭缝后的衍射 波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 波的衍射 二 波的干涉 几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变, 并按照原来的方向继续前进, 好象没有遇到过其