機(jī)械波及波的形式波長(zhǎng)波線及波面波速

1、第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系：振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系： 機(jī)械波、電磁波、物質(zhì)波機(jī)械波、電磁波、物質(zhì)波振動(dòng)振動(dòng)波動(dòng)的成因波動(dòng)的成因波動(dòng)波動(dòng)振動(dòng)的傳播振動(dòng)的傳播 波動(dòng)的種類：波動(dòng)的種類：第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2一一 機(jī)械波的形成機(jī)械波的形成 能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)（空氣、水、鋼鐵等）（空氣、水、鋼鐵等）2 介質(zhì)介質(zhì)作機(jī)械振動(dòng)的物體作機(jī)械振動(dòng)的物體（聲帶、樂器等）（聲帶、樂器等） 1 波源波源 波是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳播波是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳播，介介質(zhì)

2、的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播.注意注意第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3二二 橫波與縱波橫波與縱波1 橫波橫波第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4特點(diǎn)：特點(diǎn)： 波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向垂直向與波傳播方向垂直2 縱波縱波（又稱疏密波）（又稱疏密波） 例如：彈簧波、例如：彈簧波、 聲波聲波第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5 縱波縱波 特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致特點(diǎn)：

3、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版63 復(fù)雜波復(fù)雜波 （本章研究對(duì)象）（本章研究對(duì)象）特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成例如：地震波例如：地震波 簡(jiǎn)諧波簡(jiǎn)諧波第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版7三三 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 波的周期和頻率波的周期和頻率 波速波速OyA A -ux 波傳播方向上相鄰兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同波傳播方向上相鄰兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距

4、離的質(zhì)點(diǎn)間的距離（一完整波的長(zhǎng)度一完整波的長(zhǎng)度）. 1 波長(zhǎng)波長(zhǎng)第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8橫波：橫波：相鄰相鄰 波峰波峰波峰波峰 波谷波谷 波谷波谷 縱波：縱波：相鄰相鄰 波疏波疏波疏波疏 波密波密波密波密 第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版92 周期周期 T 波傳過一波長(zhǎng)所需的時(shí)間波傳過一波長(zhǎng)所需的時(shí)間，或一完整或一完整波通過波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間波通過波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間.uT3 頻率頻率 單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目數(shù)目. （1

5、內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）s第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版10決定于介質(zhì)的彈性（彈性模量）和慣決定于介質(zhì)的彈性（彈性模量）和慣性（密度）性（密度）波在介質(zhì)中傳播的速度波在介質(zhì)中傳播的速度 4 波速波速 u鋼鐵中鋼鐵中 水水 中中例如，聲波在空氣中例如，聲波在空氣中1sm340-1sm5001-1sm0005-第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版11四個(gè)物理量的聯(lián)系四個(gè)物理量的聯(lián)系T1TuTuu注意注意第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的

6、幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12 例例1 在室溫下，已知空氣中的聲速在室溫下，已知空氣中的聲速為為340 ms-1，水中的聲速，水中的聲速 為為1 450 ms-1，求，求頻率為頻率為200 Hz和和2 000 Hz 的聲波在空氣中的聲波在空氣中和水中的波長(zhǎng)各為多少？和水中的波長(zhǎng)各為多少？1u2u 解解 由由 ，頻率為，頻率為200 Hz和和2 000 Hz 的聲波在的聲波在u空氣中的波長(zhǎng)空氣中的波長(zhǎng)m7 .1m200340111u第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13m17. 0212um25. 7m 2004501121um72

7、5. 0222u在水中的波長(zhǎng)在水中的波長(zhǎng)第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14 （1）若視空氣為理想氣體，試證聲速若視空氣為理想氣體，試證聲速 與壓強(qiáng)與壓強(qiáng) 的關(guān)系為的關(guān)系為 ，與溫度，與溫度 的的關(guān)系為關(guān)系為 . 式中式中 為氣體為氣體的摩爾熱容之比，的摩爾熱容之比， 為密度，為密度， 為摩爾氣體常為摩爾氣體常數(shù)，數(shù)， 為摩爾質(zhì)量為摩爾質(zhì)量. 例例2 假如聲波在空氣中的傳播過程可假如聲波在空氣中的傳播過程可看作絕熱過程看作絕熱過程. （2）求求 和和 時(shí)，空氣中的聲速時(shí)，空氣中的聲速.（空氣的（空氣的 ， ）upMRTu/pu VpC

8、C /RMT0204 . 112molkg1089. 2-M第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版15K解解 （1）氣體中縱波波速為氣體中縱波波速為 式中體積模量式中體積模量 被定義為壓強(qiáng)增量被定義為壓強(qiáng)增量 與體積與體積應(yīng)變（應(yīng)變（ ）的比，即）的比，即負(fù)號(hào)表示壓強(qiáng)增大（減?。r(shí)體積縮?。ㄔ龃螅┴?fù)號(hào)表示壓強(qiáng)增大（減小）時(shí)體積縮?。ㄔ龃螅?Ku VpVKdd-pdVV /d已知已知:絕熱過程，絕熱過程，證證 ，/pu MRTu/求求 ， 時(shí)的聲速時(shí)的聲速020第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第

9、五版第五版16VpVp-ddpK/pu RTMpMRTu/又又由理想氣體絕熱方程由理想氣體絕熱方程 常量常量取微分，得取微分，得pV0dd1-pVVpV第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版17 時(shí)空氣中聲速時(shí)空氣中聲速 （2）112sm331sm1089. 227331. 84 . 1-u112sm343sm102.892938.311.4-u 時(shí)聲速時(shí)聲速020第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版18四四 波線波線 波面波面 波前波前振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的面稱為波陣面振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的面稱為波陣面1 波射線波射線（波線）（波線）2 波陣面波陣面（波前）（波前）波的傳播方向波的傳播方向任一時(shí)刻任一時(shí)刻 波源最初振動(dòng)狀態(tài)在各方向波源最初振動(dòng)狀態(tài)在各方向上傳到的點(diǎn)的軌跡上傳到的點(diǎn)的軌跡. 波前是最前面的波陣面波前是最前面的波陣面t第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10- -1 機(jī)械波的幾個(gè)概念機(jī)械波的幾個(gè)概念物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版19性質(zhì)性質(zhì)（3）各向同性介質(zhì)中，波線垂直于