機(jī)械波-機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播(ppt 19)

機(jī)械波

內(nèi)容§13.1

機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播§13.2

平面簡諧波§13.3

波的能量與強(qiáng)度§13.4

惠更斯原理§13.5

波的疊加與干涉§13.6

駐波§13.7

多普勒效應(yīng)機(jī)械振動:簡單振動系統(tǒng)復(fù)合振動系統(tǒng)相關(guān)振動系統(tǒng)之間波動(機(jī)械波,電磁波)(波動的幾何直觀描述)(特殊的振動狀態(tài))

條件模擬實(shí)驗(yàn)1§13.1機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播一機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播回顧:機(jī)械波的產(chǎn)生過程:橫波：媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波

傳播方向相互垂直的波模擬實(shí)驗(yàn)2縱波：媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波

傳播方向相互平行的波彈性媒質(zhì)：承擔(dān)傳播振動狀態(tài)的物質(zhì)波源：引起機(jī)械振動的物體在一般情況下,一個(gè)波源在媒質(zhì)中可以同時(shí)產(chǎn)生橫波與縱波t=00481620············12·············ABCDEt=T/4··A·······················BCDEt=T/2B·····················A···CDE·······t=3T/4················AB··CDE······t=T···················ABCDE

123456789101112131415161718x····t=T··············yyt振動曲線yx波動曲線結(jié)論?波動僅是質(zhì)點(diǎn)振動狀態(tài)的傳播,各質(zhì)點(diǎn)并不隨波前進(jìn)；?各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相位依次落后,波動是相位的傳播；?在固體中，可以傳播縱波和橫波，在液體和氣體中，只能傳播縱波

;?波動曲線與振動曲線不同;?行波，脈沖波和持續(xù)波的概念。二波動的基本描述1行波的基本方程2波線，波面和波前

當(dāng)波在三維連續(xù)媒質(zhì)中由波源發(fā)出向外傳播時(shí)，沿波的傳播方向作的有向直線。波線波線波前在某一時(shí)刻，波傳播到的最前面的波面（波陣面）。波前在波傳播過程中，任一時(shí)刻媒質(zhì)中各振動相位相同的點(diǎn)聯(lián)結(jié)成的空間曲面。波面波面平面波——波的波陣面為平面波線?在各向同性媒質(zhì)中，波線處處與波陣面垂直。3平面波，球面波，柱面波球面波——波的波陣面為球面柱面波——波的波陣面為柱面注意·

描述的相對性。球面波柱面波波面波線波面波線xyz同一波線上相鄰兩個(gè)同相點(diǎn)之間的距離；或波源作一次完全振動，波前進(jìn)的距離。波長反映了波的空間周期性。4波長周期頻率和波速波長周期(T)波前進(jìn)一個(gè)波長距離所需的時(shí)間。周期表征了波的時(shí)間周期性。單位時(shí)間內(nèi)，波前進(jìn)距離中完整波的數(shù)目。頻率同周期一樣表征了波的時(shí)間周期性。波速(u)振動狀態(tài)在媒質(zhì)中的傳播速度。?

注意2：

波速實(shí)質(zhì)上是相位傳播的速度，也稱為相速度；其大小主要決定于媒質(zhì)的性質(zhì)，與波的頻率無關(guān)。表征波的時(shí)間周期性與空間周期性的關(guān)系。頻率?注意1：波的周期和頻率與波源的振動的周期和頻率相同，與媒質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。例：拉緊的繩子或弦線中橫波的波速

—張力—線密度均勻細(xì)棒中，縱波的波速為—固體棒的楊氏模量—固體棒的密度固體媒質(zhì)中傳播的橫波速率為—固體的切變彈性模量—固體密度液體和氣體中的縱波波速為—流體的容變彈性模量—流體的密度稀薄大氣中的縱波波速為—?dú)怏w摩爾熱容比—?dú)怏w摩爾質(zhì)量—?dú)怏w摩爾常數(shù)§13.2平面簡諧波一平面行波已知位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)元的振動規(guī)律：在t時(shí)刻，x處質(zhì)元的振動狀態(tài)應(yīng)與時(shí)刻原點(diǎn)質(zhì)元的振動相同。在t時(shí)刻，x處質(zhì)元的振動規(guī)律為二平面簡諧波

如果所傳播的是諧振動，且波所到之處，媒質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)作同頻率、同振幅的諧振動，這樣的波稱為簡諧波，也叫余弦波或正弦波。任何復(fù)雜的波都可以分解為一系列簡諧波的疊加。平面簡諧波：（在無吸收、各向同性、均勻無限大媒質(zhì)中傳播的平面簡諧波）波面為平面的簡諧波稱為平面簡諧波1平面簡諧波的波函數(shù)O點(diǎn)的質(zhì)元的振動方程：P點(diǎn)的質(zhì)元的振動方程：?從位相變化分析：?從傳播時(shí)間分析：波函數(shù)的其他形式2波函數(shù)的物理意義

由波動方程可知波的傳播過程中，任意兩質(zhì)點(diǎn)振動的之間的相位關(guān)系?！?/p>

振動方程波函數(shù)當(dāng)質(zhì)元位置x一定?u

實(shí)質(zhì)上是振動相位的傳播速度：相位為相位為當(dāng)位移y一定相位差：兩質(zhì)點(diǎn)：X2處質(zhì)點(diǎn)振動相位總落后X1處質(zhì)點(diǎn)振動的相位是以波速傳播?

若波沿x

軸負(fù)向傳播時(shí)，同樣可得到波函數(shù)·

t

給定，,t

時(shí)刻的波形圖t1時(shí)刻的波形時(shí)刻的波形oyxx1任一時(shí)刻的波形可以描述出各個(gè)質(zhì)元的振動狀況⑴振動狀態(tài)的空間周期性數(shù)學(xué)上，是周期為的周期函數(shù)。物理上,波線上振動狀態(tài)的空間周期性。⑵波形傳播的時(shí)間周期性數(shù)學(xué)上，是周期為的周期函數(shù)。物理上,波形傳播的時(shí)間周期性。如圖示，已知A點(diǎn)的振動方程為求波動方程：①以A為原點(diǎn)；②以B為原點(diǎn)；③若沿軸負(fù)向，以上兩種情況又如何？BA①解：在

軸上任取一點(diǎn)P，該點(diǎn)振動方程為：②B點(diǎn)振動方程為：

P點(diǎn)是任意的，故波動方程為：P例：基本思想某點(diǎn)振動方程原點(diǎn)振動方程波動方程求出該點(diǎn)與原點(diǎn)間的相位差注意波速u方向波動方程為③若沿軸負(fù)向的情況，請自己完成。3由波動方程確定參量的一般方法1、比較法2、分析法例一