物理基础课件-机 械 波.pptVIP

二、波的干涉 相干条件 讨论：特殊条件的 S.H.W. 的叠加 这种叠加的结果叫 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） * 场点P是两个同方向的同频率的S.H.V.的合成 结果取决于两振动的相位差 2.波场中的强度分布 振源S1 振源S2 两振源在场点P产生的 谐振动分别为 * 两谐振动的相差 叫两波波程差 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 合成的振幅 * 干涉是能量的重新分布 1）干涉最强点（干涉相长） 2）干涉最弱点（干涉相消） * 机 械 波 §1 机械波的产生和传播 §2 平面简谐波 §3 波的能量 §4 惠更斯原理 §5 波的干涉 §6 驻波 §7 多普勒效应 * §1 机械波的产生和传播 一、波的产生 二、波面 波射线 * 一、波的产生 1. 机械波产生的条件 振源 弹性介质 真空 2. 电磁波 只需振源 可在真空中传播 3. 物质波 物质的固有性质 振源A振动通过弹性力传播开去 机械波的传播 * 二、 波面 波射线 横波 纵波 横波：各振动方向与波传播方向垂直 纵波：各振动方向与波传播方向一致 横波 纵波 例：空气中的传播的声波是纵波，光波是横波 * 波形图： 某时刻 各点振动的位移 y (广义：任一物理量) 与相应的平衡位置坐标 x 的关系曲线 y 某时刻 * 2.波面 波射线：波传播的方向射线 波面：某时刻 同一波源向外 传播的波到达的各空间点连成的面 波阵面 波面 * 在各向同性介质中 点源：波面是球面 所以称为球面波 线源：波面是柱面 所以称为柱面波 面源：波面是平面 所以称为平面波 球面波 柱面波 平面波 * 能量 在各向同性介质中 球面波 柱面波 平面波 1)波面与波射线的关系：波射线垂直波面 2)波射线是波的能量传播方向 3)平面波是最理想的波（一维问题 能量不发散） * 一、平面 S H W 的传播 平面: 波面是平面(一维、能量不损失) S H W : 各点均作简谐振动 以绳上横波为例 说明波的传播特征 无外界干扰 各质点均处在自己的平衡位置处 §2 平面简谐波 * 第1个质点受一干扰 准备离开自己的 平衡位置向正方向振动 第4个质点准备…… 振动状态 1 * 第7个质点准备…… 第10个质点准备…… * 第13个质点准备…… 当第1个质点振动1个周期后 它的最初的振动相位传到第 13个质点 从相位来看 第 1个质点领先第13点 * 结论 2. 波长 波的周期 频率 波速 1. 波是振动状态的传播 不是质点的流动 各点均在自己的平衡位置附近作振动 * 波长：波线上相位差为2?的相邻两点间的距离 波的周期：一个完整的波通过某点所需的时间 波的频率：单位时间内通过某点完整波的数目 波速：振动状态传播的速度 某点 波长 波速与频率之间的关系： * 3.波射线上各点振动相位(振动状态)的关系 1)同时看波线上各点 沿传播方向 各点相位依次落后 相差是 相距一个波长两点相位差是2? 如第13点和第1点 或说振动时间差1个周期则相位差为2? * 任意两质元间距为 P Q 相距一个波长两点相位差是2? 相距?x的任意两点的相位差 * 2)从两质元振动的重复性看 t 时刻 第13质元的振动是第1质元在 t –T 时刻的振动 第1点和第13点之间 间距: 振动时间差： 相位差: * 间距为任意?x 的两点的关系： 在波线下方Q点 t 时刻的振动是前方P点在 时的振动 即 则 * 一般关系： 若已知波传播P点的振动形式可用函数 f(t)表示 Q点与P点相距为l 则Q点的振动函数是f (t- l /u) 周期性的体现 普遍的结论 P Q 同样 若Q点的振动形式是函数 f(t) Q点与P点相距为l 则P 点的振动函数是f (t+l /u) * 二、 平面 S. H .W .的余弦表达式 已知：波沿着x轴的正方向传播 波源o的振动形式为 求：波的表达式 解： 任意一点P坐标为x * 解：