参赛课件 机械波和电磁波

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1、第十一章机械波参赛选手：***机械波和电磁波教学基本要求一掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系；二理解机械波产生的条件.掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法.理解波函数的物理意义.了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念.三了解惠更斯原理和波的叠加原理.理解波的相干条件，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；四理解驻波及其形成，了解驻波和行波的区别；五了解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.海南大学海纳百川有容乃大第十一章机械波§11-1机械波的产生和传播§11-1机械波的产生和传播波源介

2、质+弹性作用机械波一机械波的形成产生条件：1）波源；2）弹性介质.波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.注意机械波：机械振动在弹性介质中的传播.视频1：水波的波源视频2：水波的形成横波：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：具有交替出现的波峰和波谷.二横波与纵波工s11-14横波形成2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：具有交替出现的密部和疏部.工s11-14纵波*球面波平面波波前波面波线三波线波面波前（1）波面（wavesurface):振动相位相同的点联结成的面。（2）波线（waverays):沿波的传播方向所

3、作的有向线段。（3）波前(wavefront）：波动传播到的最前面的波面。球面波柱面波波面波线波面波线xyz平面波视频1：球面波的波面视频2：柱面波的波面波在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。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。平面波球面波波线波面波前波线波前海南大学海纳百川有容乃大第十一章机械波§11-1机械波的产生和传播波长：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度.OyAA-四波长波的周期和频率波速工s11-14横波形成2周期：波前进一个波长的距离所需要的时间.频率：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目.波

4、速：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）.注意周期或频率只决定于波源的振动!波速只决定于媒质的性质！波速与介质的性质有关，为介质的密度.如声音的传播速度空气，常温左右，混凝土横波固体纵波液、气体切变模量弹性模量体积模量例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Example11-1–P116-11-1B点

5、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。Example11-2在C达到

6、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。例1在室温下，已知空气中的声速为340m/s，水中的声速为1450m/s，求频率为200Hz和2000Hz的声波在空气中和水中的波长各为多少？在水中的波长解由，频率为200Hz和2000Hz的声波在空气中的波长Exa

7、mple11-2§11-2平面简谐波波动方程动画1：横波工s11-14横波形成2海南大学海纳百川有容乃大第十一章机械波§11-2平面简谐波波动方程各质点相对平衡位置的位移波线上各质点平衡位置简谐波：在均匀的、无吸收的介质中，波源作简谐运动时，在介质中所形成的波.平面简谐波：波面为平面的简谐波.介质中任一质点（坐标为x）相对其平衡位置的位移（坐标为y）随时间的变化关系，即称为波函数.一平面简谐波的波动表示点O的振动状态点P