机械波和电磁波.ppt

第十一章机械波和电磁波11-1机械波的产生和传播11-2平面简谐波的波函数11-3波动方程波速11-4波的能量波的强度11-7惠更斯原理波的衍射、反射和折射11-8波的叠加原理波的干涉驻波一、波动方程二、波速第十一章机械波和电磁波11-1机械波的产生和传播11-2平面简谐波的波函数11-3波动方程波速11-4波的能量波的强度11-7惠更斯原理波的衍射、反射和折射11-8波的叠加原理波的干涉驻波一、波的能量二、波的强度第十一章机械波和电磁波11-1机械波的产生和传播11-2平面简谐波的波函数11-3波动方程波速11-4波的能量波的强度11-7惠更斯原理波的衍射、反射和折射11-8波的叠加原理波的干涉驻波一、惠更斯原理二、波的衍射第十一章机械波和电磁波11-1机械波的产生和传播11-2平面简谐波的波函数11-3波动方程波速11-4波的能量波的强度11-7惠更斯原理波的衍射、反射和折射11-8波的叠加原理波的干涉驻波一、波的叠加原理二、波的干涉三、驻波四、半波损失*速度：加速度：平面波的波动方程：绳索或弦线中的(横波)波速波速由弹性媒质性质（弹性和惯性）决定。固体中横波：G为切变弹性模量，?为固体密度。F为张力，?l为线密度。纵波：E为杨氏弹性模量。纵波在流体内传播的波速?为容变弹性模量，?为流体密度。理想气体中的声速流体内只能传播纵波，不能传播横波。考虑介质中体积元为?V质量为?m(?m=??V)的质元。平面简谐波可以证明体积元的总机械能在波动过程中，任一质元的动能和势能相等，且同位相变化。与弹簧振子的能量不同。波的能量密度：介质中单位体积的波动能量。在一个周期内的平均值（平均能量密度）：机械波的能量与振幅的平方、频率的平方以及媒质的密度成正比。平均能流：通过垂直于传播方向单位面积的平均能流。能流：单位时间内通过媒质中某截面S的波动能量。平均能流密度（波强）I：(W/m2)(J/s)Su介质的特性阻抗平面余弦行波振幅不变若，有。介质不吸收能量时，平面余弦行波振幅不变球面简谐波的波函数（介质不吸收能量时）O点波源各向同性介质A0为r=r0处的振幅。惠更斯原理（Hygens’principle）：介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面构成新的波面。子波波源波阵面子波平面波t+?t时刻波面·····u?t波传播方向t时刻波面球面波··············tt+?tt时刻波面?t+?t时刻波面?波的传播方向应用：波的衍射（diffractionofwave）：波传播过程中当遇到障碍物时，能绕过障碍物发生偏折的现象。可用惠更斯原理解释：（1）a~?阴影区阴影区a（2）a?水波通过窄缝时的衍射可见，长波衍射现象明显，方向性不好；短波衍射现象不明显，方向性好。(长波、短波是以波长与障碍物的线度相比较而言的)★如你家住在山后，收听无线广播和收看无线电视哪个信号更容易接收到？墙ca b(俯视图)★a(男)、b(女)在说话，c在墙后，c较容易听到谁的声音？1、波传播的独立性：若干列波在传播过程中相遇，每列波仍将保持其原有的特性（频率，波长，振幅，振动方向），不受其它波的影响。2、波的叠加原理：在几列波相遇的区域内，任一质点振动的位移是各列波单独传播时在该点引起的位移的矢量和。强波不遵循波的叠加原理。两列波的频率相同，振动方向相同，位相差恒定。干涉（interference）：两列波在空间相遇叠加，结果在空间的某些地方振动始终加强，而在空间的另一些地方振动始终减弱或完全消失的现象。相干条件：相干波：满足相干条件的几列波。相干波源相干波源的振动方程：P点的位相差：P点的合振动：两列波在P点引起振动的表式：Pr2r1O1O2振幅：初相：合成波的强度：Amax=A1+A2(加强)Amin=|A1-A2|(减弱)其他AminAAmax=特例：波