机械波 教学PPT课件.ppt

在同一均匀介质中有S1、S2两个波源，这两个波源的频率相同。S1、S2相距两个波长，B点为S1S2直线的中点，今以B为圆心以R＝λ为半径画圆，问在该圆周上（S1、S2两点除外）共有几个振动加强点？ 答案：6个 课堂练习 —— 驻波 半波损失 —— 20. 6 20.5.1 驻波 正向行波 反向行波 腹 节 0 波腹 波节 驻波方程 振幅相同、相向传播的两列相干波 正向波 负向波 注意到三角函数关系 相遇叠加产生干涉 得 这就是驻波的数学表达式，其特点： 波腹、波节 （1）波形和能量不沿 轴定向传播。是驻守型的波动，故 称驻波。其数学表达式称驻波函数（方程）。 （2）波线上各点均作简谐振动，振幅最大的（2A）称波腹 （如 B、D、F点 ），波腹位置在 处， 即 腹 ( k = 0, 1, 2, …) （3）振幅为零的（静止），称 波节 （如 A、C、E、G点 ）， 波节位置在 处， 节 ( k = 0, 1, 2, …) 相邻波节或相邻波腹间距 算例 声波源 玻璃管 活塞 空气 木屑 已知下图实验装置中波源频率为 ，仔细调整活塞位置， 直至管中木屑出现驻波图样的分布，测得相邻波腹间距为 。 管内气体中声波的波长和波速。 由于驻波的相邻波腹距离为 测得 波长 波速 则 20.5.2 半波损失 波从一种介质中传播到另一种介质，在介质分界面上会发生反射。 波阻 —— 介质的密度 与波速 的乘积。 就两种介质波阻的相对大小而言： 波密介质 —— 波阻相对大的介质。 波疏介质 —— 波阻相对小的介质。 波从波疏介质传播到波密介质的界面时，反射波会发生 p 的相位突变， 相当于波长损失了 （ 半波损失 ），使界面处的合成振动总是零， 形成波节。 波从波密介质传播到波疏介质的界面时，反射波不发生 p 的相位突变， 使界面处的合成振动总同向叠加， 形成波腹。 下面通过一组动画帮助大家理解： 半波损失图解1 波密介质 波疏介质 将折叠后的波形作上下翻转，代表有p相位突变的反射波 入、反射波相向传播，任何时刻，两波在界面上引起的振动总是等大反相位，合成振动总是零（波节）。 波从波疏介质传播到波密介质的界面时，反射波会发生 p 的相位突变， 相当于波长损失了 （ 半波损失 ），使界面处的合成振动总是零， 形成波节。 将入射波形直接折叠到右方，代表没有相位突变的反射波形 入射波 反射波 半波损失图解2 波密介质 波疏介质 波从波密介质传播到波疏介质的界面时，反射波不发生 p 的相位突变， 使界面处的合成振动总是同相位叠加， 形成波腹。 入、反射波相向传播，任何时刻，两波在界面上引起的振动总是等大同相位叠加，并能达到 2A 最大振幅值，界面处形成波腹。 入射波 将入射波形直接折叠到右方，代表没有相位突变的反射波形 反射波 20.3.1 波的能量 现象： 若将一软绳（弹性媒质）划分为多个小单元（体积元） 上下 抖动 振速 最小 振速 最大 形变最小 形变最大 时刻波形 在波动中，各体积元产生不同程度的 弹性形变， 具有 弹性势能 未起振的体积元 各体积元以变化的振动速率 上下振动， 具有振动动能 。 行波能量 行波能量特点 比较波动过程、振动过程能量变化规律的异同 能量密度 20.3.2 波的能流 单位： ( W· m – 2 ) 算例 120 kW· cm – 2 500 kHz 1 g · cm – 3 1 500 m· s – 1 —— 波的衍射 —— —— 波的衍射 —— 20. 4 20.4.1 惠更斯原理 7.6.1 惠更斯原理 介质中波动传到的各点，都可以看作能够发射子波的新波源，在这以后的任意时刻，这些子波的包络面就是该时刻的波面。 20.4.2 波的衍射 7.6.2 波的衍射 波在向前传播的过程中遇到障碍物(或障碍物中的缝隙)时,波线发生弯曲 衍射现象可用惠更斯原理的子波包络面概念定性解释。 衍射现象是否显著取决于波长与障碍物(或障碍物中的缝隙)的线度之比。 衍射现象是波动传播过程中的特征之一。 并绕过障碍物(或障碍物中的缝隙)的现象称为波的衍射(或绕射) 。 水波衍射照片 水波衍射照片 2、具体实例： 1）声波的衍射 ——隔墙有耳 2）电磁波的衍射 ——收看电视 波的衍射实例 1、衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。但要发生明显的衍射现象需要满足一定的条件，当不满足时，衍射现象虽然存在，但由于是不明显的衍射现象，不易被我们观察到。 1、能试着解读“闻其声不见其人”中所包含的物理知识吗？ 2、在有些偏远的山区，收音机能收到清晰的声音信号，而电视机信号却不清晰