机械波及波的形式波长波线及波面波速.ppt

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1、1,振动和波动的关系：,机械波、电磁波、物质波,振动波动的成因,波动振动的传播,波动的种类：,2,一 机械波的形成,能传播机械振动的媒质（空气、水、钢铁等）,2 介质,作机械振动的物体（声带、乐器等）,1 波源,波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.,3,二 横波与纵波,1 横波,特点：波传播方向上各点的振动方向与波传播方向垂直.,4,特点：质点的振动方向与波传播方向一致,存在相间的 稀疏和稠密区域。,2.纵波（又称疏密波）,例如：弹簧波、声波,5,3 复杂波,（本章研究对象）,特点：波源及介质中各点均作简谐振动,特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成,例如：地震波,三.描述波动的几个物理

2、量,O,y,A,波传播方向上相邻两振动状态完全相同的质点间的距离（一完整波的长度）.,1 波长,波长 波的周期和频率 波速,7,横波：相邻 波峰波峰 波谷 波谷,纵波：相邻 波疏波疏 波密波密,8,2、波的周期和频率,波的周期T：波前进一个波长的距离所需的时间(一个完整波形通过介质中某固定点所需的时间).,波的频率：单位时间内波向前传播的完整波的数目.（1 S 内向前传播了几个波长）.,9,决定于介质的性质（弹性模量和密度）,波在介质中传播的速度,3.波速,10,四个物理量的联系,11,例1 在室温下，已知空气中的声速为340 ms-1，水中的声速 为1 450 ms-1，求频率为200 Hz

3、和2 000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？,12,在水中的波长,平面波,四 波线 波面 波前,1.波线（波射线):代表波的传播方向的射线。,2.波阵面:振动相位相同的点组成的面称为波阵面,3.波前（波阵面):某时刻波源最初的振动状态传到的波面。波前是最前面的波阵面.,球面波,柱面波,波面,波线,波面,波线,在各向同性均匀媒质中，波线波面。,波线,注意,x,y,z,按波面形状,15,性质,（3）各向同性介质中，波线垂直于波阵面.,（2）波阵面的推进即为波的传播.,（1）同一波阵面上各点振动状态相同.,(1)绳索中的波速(弦中传播的横波波速),绳波的传播,T为弦中张力，为弦的线密度,

4、*.机械波的速度(了解),2）固体纵波波速,E 为杨氏弹性模量。为体密度,在固体媒质中纵波波速为,z,l0,l0+l,长变,在弹性限度范围内，应力与应变成正比,G为切变弹性模量。,切变,S上下面面积,3）固体中的横波波速,固体中 G Y,横波纵波,地震时纵波先到达,地震中纵波先到还是横波先到?,(4)在液体和气体只能传播纵波，其波速为：,B为介质的容变弹性模量为密度,在弹性限度范围内，压强的改变与容变应变的大小成正比,21,（1）若视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为，与温度 的关系为.式中 为气体的摩尔热容之比，为密度，为摩尔气体常数，为摩尔质量.,例2 假如声波在空气中的传播过程可看作绝热过程.,（2）求 和 时，空气中的声速.（空气的，）,22,已知:绝热过程，证，,求，时的声速,23,又,由理想气体绝热方程 常量,取微分，得,24,时空气中声速,时声速,（2）,