波動光學機械波16 1

§16-1機械波的產生和傳播1.機械波產生的條件

波動是振動的傳播過程。機械波：機械振動在介質中的傳播過程。彈性介質

注：波動是波源的振動狀態(tài)或振動能量在介質中的傳播，介質的質點并不隨波前進。波源產生機械振動的振源傳播機械振動的介質電磁波：變化的電場和變化的磁場在空間的傳播過程。2.橫波和縱波橫波：質點的振動方向和波的傳播方向垂直。

注：在固體中可以傳播橫波或縱波，在液體、氣體(因無剪切效應)中只能傳播縱波。縱波：質點的振動方向和波的傳播方向平行。振動方向傳播方向波谷波峰波密波疏橫波和縱波

當波源作簡諧振動時，介質中各個質點也作簡諧振動，這時的波動稱為簡諧波(正弦波或余弦波)?？v波和橫波的傳播過程：3.波陣面和波射線波線：沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線的指向表示波的傳播方向。波陣面：在波動過程中，把振動相位相同的點連成的面(簡稱波面)。波前：在任何時刻，波面有無數多個，最前方的波面即是波前。波前只有一個。平面波：波面為平面球面波：波面為球面柱面波：波面為柱面波陣面和波射線平面波球面波波線波陣面波陣面波線1、在各向同性介質中傳播時，波線和波陣面垂直。注：2、在遠離波源的球面波波面上的任何一個小部份，都可視為平面波。球面波、柱面波的形成過程：波陣面和波射線4.波的傳播速度

波速：單位時間內一定的振動狀態(tài)所傳播的距離，用表示，是描述振動狀態(tài)在介質中傳播快慢程度的物理量，的值通常取決于介質的彈性和質量密度?；靖拍睢獞蛎{強—應變或脅變—正壓力—受力面積—受力前立方體的體積—受力后立方體的體積—體積的增量(容變情形)波的傳播速度體變模量（對于流體

）(長變情形)—應力或脅強—應變或脅變—橫截面積楊氏模量(切變情形)—切向力—柱體底面積切變模量流體中傳播聲速

對于理想氣體，有,M,g,

R,T

分別為理想氣體的摩爾質量，比熱容比，普適氣體常數，熱力學溫度。

液體的表面可出現(xiàn)有重力和表面張力所引起的表面波，其速度計算式為：—液體深度—波長—表面張力系數—液體密度—重力加速度—雙曲正切函數波陣面和波射線淺水波()深水波()固體介質中的橫波和縱波聲速表達式：橫波縱波柔軟細索和弦線中橫波的傳播速度：橫波—細索或弦線中張力—細索或弦線單位長度的質量波陣面和波射線5.波長和頻率頻率和周期只決定于波源，和介質種類無關。頻率：周期的倒數。周期：傳播一個波長距離所用的時間。波長：在同一條波線上，相差為的質點間的距離。波速、周期和波長之間存在如下關系：—波速—周期—波長—頻率波長和頻率波長、頻率和波速之間的關系個

當波長遠大于介質分子間的距離時，宏觀上介質可視為是連續(xù)的；若波長小到分子間距尺度時，介質不再具備連續(xù)性，此時不能傳播彈性波。彈性波在介質中傳播時存在一個頻率上限。

例16-1頻率為3000Hz的聲波，以1560m/s的傳播速度沿一波線傳播，經過波線上的A點后，再經13cm而傳至B點。求(1)B點的振動比A點落后的時間。(2)波在A、B兩點振動時的相位差是多少？(3)設波源作簡諧振動，振幅為1mm，求振動速度的幅值，是否與波的傳播速度相等？解(1)波的周期波長B點比A點落后的時間為即

。波長和頻率(2)A、B

兩點相差