《大学物理波动》课件.ppt
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1、第十一章 机械波和电磁波,教学基本要求,掌握:,描述简谐波的各物理量及各量间的关系;,理解:,机械波产生的条件.,由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波动方程的方法及波动方程的物理意义.,波的相干条件,能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件;,波形图线,驻波及其形成条件,了解驻波和行波的区别;,了解:,波的能量传播特征及能流、能流密度概念.,机械波的多普勒效应及其产生的原因.在波源或观察者沿二者连线运动的情况下,能计算多普勒频移.,惠更斯原理和波的叠加原理.,了解电磁波的性质,11-1 机械波的产生和传播,一、机械波的形成,2、机械波的产生和传播条件:,波源:作机械
2、振动的物体,1、机械波:,机械振动以一定速度在弹性介质中由近及远地传播出去,就形成机械波。,弹性介质:承担传播振动的物质,3、横波与纵波,横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.,(仅在固体中传播),特征1:具有交替出现的波峰和波谷.,特征2:各质点振动方向与波的传播方向垂直。,纵波:质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.,(可在固体、液体和气体中传播),特征1:具有交替出现的密部和疏部.,特征2:各质点振动方向与波的传播方向平行。,1、有些波既不是横波也不是纵波,称为表面波。,波速,2、最简单的波是简谐波。,简谐波:波源作简谐振动,传播过程中不损耗能量的波。,一般波可看成简谐波的叠加。
3、,如:水面波。水波中的质元是做圆(或椭圆)运动。,二 简谐波的特征,特征1:各点都在重复前一点的振动形式,,特征2:沿波的传播方向,逐点相位推迟,特征4:传播的是能量和振动形式,而不是介质,称为行波,特征3:具有相同的周期,振幅,三、波阵面和波射线:,波线:表示波的传播途径和方向的有向线段。,波面:振动相位相同的点所构成的面。,波前:最前面的那个波面。,四、描述波动的物理量,波长:沿波的传播方向两相邻同位相点之间的距离,周期T:波前进一个波长的距离所需的时间。,频率:单位时间内波动前进距离中完整波长的个数。,波的周期等于波源振动的周期,即波的周期和频率由波源决定,与媒质性质无关。,波速u:振动
4、状态(或位相)在空间的传播速度。,绳索中的波速,F为张力,为线密度。,结论:波速由弹性媒质性质决定,频率(或周期)则由波源的振动特性决定。,空气中的声速,5、T、u关系:,11-2 平面简谐波,O点的振动方程:,p点的振动状态在时间上落后于o点:,11-2 平面简谐波,一、平面简谐波表达式的建立,平面简谐波的波动方程:(波动表达式),二、平面简谐波表达式的物理意义,(1)当 x=常数时:,初相:,表示该点的简谐振动方程,当 x=k时,结论:波长标志着波在空间上的周期性。,结论:任意两点的相位差:,结论:随着 x 值的增大,即在传播方向上,各质点的相位依次落后。这是波动的一个基本特征。,(2)当
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