程守珠普通物理学六版电子教案.ppt

一、机械波产生的条件,弹性介质,注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点并不随波前进。,波源,11-1 机械波的产生和传播,二、横波与纵波,1.横波,横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。,2.纵波,纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。,注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。,振动方向,传播方向,3.特征,横波：,纵波：,波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。,波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面(简称波面)。,波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一个。,三、波阵面和波射线,平面波：波面为平面,球面波：波面为球面,平面波,球面波,1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。,注：,2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波。,四、波长、频率、和波速之间的关系,波长：,同一波线上两个相邻的振动状态相同的质点之间的距离.,周期：,一个完整的波通过波线上某点所需的时间.,单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物理量，的值通常取决于介质的弹性和质量密度，又称相速。,波速、周期和波长之间存在如下关系：,频率：,周期的倒数,频率和周期只决定于波源，和介质种类无关。,波速：,波长、频率和波速之间的关系,当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质不再具备连续性，此时不能传播弹性波。,弹性波在介质中传播时存在一个频率上限。,例11-1 频率为3000Hz的声波，以1560m/s的传播速度沿一波线传播，经过波线上的A点后，再经13cm而传至B点。求(1)B点的振动比A 点落后的时间。(2)波在A、B两点振动时的相位差是多少？(3)设波源作简谐振动，振幅为1mm，求振动速度的幅值，是否与波的传播速度相等？,解:(1)波的周期,波长,B点比A点落后的时间为,即。,(2)A、B 两点相差，B点比A点落后的相差为,(3)振幅 A=1mm，则振动速度的幅值为,振动速度是交变的，其幅值为18.8m/s，远小于波速。,解:横波传播过程中各个质点在其平衡位置附近振动，且振动方向与传播方向垂直。,水平箭头表示该波的传播方向。试分别用小箭头表明图中A、B、C、D、E、F、G、H、I各质点的运动方向，并画出经过1/4周期后的波形曲线。,例11-2 设某一时刻绳上横波的波形曲线如下图所示，,根据图中的波动传播方向，可知在C 以后的质点B 和A开始振动的时刻总是落后于C点，而在C 以前的质点 D、E、F、G、H、I 开始振动的时刻却都超前于C 点。,在C 达到正的最大位移时，质点B 和A 都沿着正方向运动，向着各自的正的最大位移行进,质点B 比A 更接近于自己的目标。,质点F、E、D已经过各自的正的最大位移，而进行向负方向的运动。,质点I、H 不仅已经过了自己的正的最大位移，而且还经过了负的最大位移，而进行着正方向的运动。质点G 则处于负的最大位移处。,经过T/4，波形曲线如下图所示，它表明原来位于C 和I 间的波形经过T/4，已经传播到A、G 之间来了。,选择进入下一节11-0 教学基本要求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11-5 声波 超声波 次声波11-6 电磁波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11-9 多普勒效应,