-機(jī)械波的幾個概念

1、聲波聲波水波電磁波無處不在的波機(jī)械波機(jī)械波( (如聲波、水波如聲波、水波）電磁波（無線電波、光波）電磁波（無線電波、光波）波的波的種類：種類：物質(zhì)波物質(zhì)波：微觀粒子的運(yùn)動微觀粒子的運(yùn)動, , 其本身具有的其本身具有的波粒二象性波粒二象性. . 都具有一定的都具有一定的傳播速度傳播速度 在波傳播過程中都伴隨有在波傳播過程中都伴隨有能量的傳播能量的傳播 都具有都具有反射反射、折射折射、干涉干涉和和衍射衍射等現(xiàn)象等現(xiàn)象水面波的折射水面波的折射光波的折射光波的折射波動的共同特征機(jī)械振動機(jī)械振動在在（固體、液體和氣體）（固體、液體和氣體）內(nèi)傳播就形成了機(jī)械波。內(nèi)傳播就形成了機(jī)械波。機(jī)械波機(jī)械波的形成的形

2、成 波動產(chǎn)生的條件：波動產(chǎn)生的條件： 能傳播機(jī)械振動的媒質(zhì)能傳播機(jī)械振動的媒質(zhì)（空氣、水、鋼鐵等）（空氣、水、鋼鐵等）2 2 介質(zhì)介質(zhì)作機(jī)械振動的物體作機(jī)械振動的物體（聲帶、樂器等）（聲帶、樂器等） 1 1 波源波源橫波橫波 質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相互垂直質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相互垂直縱波縱波 質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相同質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相同手移動方向手移動方向手移動方向手移動方向波傳播方向波傳播方向波傳播方向波傳播方向介質(zhì)介質(zhì)繩繩介質(zhì)介質(zhì)彈簧彈簧機(jī)械波的兩種基本形式特點(diǎn)：特點(diǎn)： 波傳播波傳播方向上各點(diǎn)的振動方方向上各點(diǎn)的振動方向與波傳播方向垂直向與波傳播方向垂直 橫波 縱

3、波（疏密波） 特點(diǎn)特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波傳播方向一致：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波傳播方向一致復(fù)雜波 （本章研究對象）（本章研究對象）特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡諧振動特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡諧振動特點(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：水波、地震波例如：水波、地震波 簡諧波簡諧波振動和波動的關(guān)系 振動振動波動的成因波動的成因波動波動振動的傳播振動的傳播 1 1、波、波是是振動振動狀態(tài)狀態(tài)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播點(diǎn)并不隨波傳播. .注意注意 2 2、 各質(zhì)點(diǎn)之間以各質(zhì)點(diǎn)之間以彈性力彈性力相互作用著，回相互作用著，回復(fù)力的作用使質(zhì)點(diǎn)的復(fù)力的

4、作用使質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)（相位）振動狀態(tài)（相位）由由近及遠(yuǎn)地傳播。近及遠(yuǎn)地傳播。注意3 3、 各質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)的差別僅在于，各質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)的差別僅在于，后開始振后開始振動的質(zhì)點(diǎn)比先開始振動的質(zhì)點(diǎn)，在步調(diào)上落后一動的質(zhì)點(diǎn)比先開始振動的質(zhì)點(diǎn)，在步調(diào)上落后一段時間段時間。Oyux 波傳播波傳播方向上方向上兩振動狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的兩振動狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離（一完整波的長度），距離（一完整波的長度），兩質(zhì)點(diǎn)間的相位差是兩質(zhì)點(diǎn)間的相位差是2 2 。 波長波長描述波動的物理量 橫波：橫波：相鄰相鄰兩個波峰或相鄰兩個波谷中心間的距離兩個波峰或相鄰兩個波谷中心間的距離縱波：縱波：相鄰相鄰兩個密兩個密部中

5、心或兩部中心或兩個疏個疏部中心間部中心間的距離的距離. .周期周期 、頻率、頻率 周期：周期：波前進(jìn)一個波長距離所波前進(jìn)一個波長距離所需的時間，或一需的時間，或一完整波通過波線上某點(diǎn)所需的時間完整波通過波線上某點(diǎn)所需的時間. .uT頻率頻率 單位時間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目單位時間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目. . （1 1 內(nèi)向前傳播了幾個波長）內(nèi)向前傳播了幾個波長）s描述波動的物理量 Tv1波速波速 u鋼鐵中鋼鐵中 水水 中例如，聲波在空氣中例如，聲波在空氣中1sm3401sm50011sm0005描述波動的物理量 波速：波速：波在介質(zhì)中傳播的速度，即某波在介質(zhì)中傳播的速度，即某一振一振動

6、狀態(tài)在單位時間內(nèi)所傳播的動狀態(tài)在單位時間內(nèi)所傳播的距離距離. . 固體內(nèi)橫波的傳播速度：固體內(nèi)橫波的傳播速度：Gu 固體內(nèi)縱波的傳播速度：固體內(nèi)縱波的傳播速度：Eu 固體的密度固體的彈性模量固體的切變模量-EG 液體、氣體中縱波的傳播速度：液體、氣體中縱波的傳播速度：Ku 體積模量K對彈性波而言，波的傳播速度決定于介質(zhì)的慣對彈性波而言，波的傳播速度決定于介質(zhì)的慣性和彈性，具體地說，就是決定于介質(zhì)的性和彈性，具體地說，就是決定于介質(zhì)的質(zhì)量質(zhì)量密度和彈性模量密度和彈性模量，而與波源無關(guān)。，而與波源無關(guān)。波速波速 四個物理量的聯(lián)系T1TuTuu注意說明說明：由波的形成過程可知，振源振動時，經(jīng)過一個振

7、：由波的形成過程可知，振源振動時，經(jīng)過一個振動周期，波沿波線傳出一個完整的波形，所以，波的傳動周期，波沿波線傳出一個完整的波形，所以，波的傳播周期（或頻率）播周期（或頻率）= =波源的振動周期（或頻率）。由此波源的振動周期（或頻率）。由此可知，波在不同的介質(zhì)中其傳播周期（或頻率）不變?？芍?，波在不同的介質(zhì)中其傳播周期（或頻率）不變。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1450 1450 m ms s- -1 1，求頻率為求頻率為200 Hz200 Hz和和2000 Hz 2000 Hz 的聲波在空氣中的聲波在空氣中和和水中

8、的波長各為多少？水中的波長各為多少？1u2u 解解 由由 ，頻率為頻率為200 Hz200 Hz和和2 000 2 000 Hz Hz 的聲波的聲波在空氣中的波長在空氣中的波長um7 .1m200340111um17. 0212um25. 7m 2004501121um725. 0222u在水中的波長在水中的波長波的幾何描述1 1 波射線波射線（波線）（波線）波的傳播方向波的傳播方向2 2 波面波面（同相面）（同相面）振動振動相位相同的點(diǎn)組成的相位相同的點(diǎn)組成的面面3 3 波陣面（波前）波陣面（波前）波前波前波前波前某一時刻由波源最初振動狀某一時刻由波源最初振動狀態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。波前是最前面的波陣面波前是最前面的波陣面波前波前波線和波陣面的性質(zhì)（3 3）各向同性介質(zhì)中，波線垂直于波陣面）各向同性介質(zhì)中，波線垂直于波陣面. .（2 2）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播. .（1 1）同一