机械波产生和传播

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1、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；波动是振动的传播过程，振动是激发波动的波源。机械波电磁波波动：机械振动在弹性介质中的传播.交变电磁场在空间的传播.两类波的不同之处机械波的传播需有传播振动的介质;电磁波的传播可不需介

2、质.能量传播反射折射干涉衍射两类波的共同特征如声波、水波等。如光波、无线电波等。波源介质+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.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）二横波与纵波特征：具有交替出现的波峰和波谷.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.在机械波中，横波只能在固体中出现；纵波可在气体、液体和固体中出现。空气中的声波是纵波。液

3、体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或横波。振动可以在弹性介质中传播，是因为介质有弹性的相互作用，相互作用的形式不同，形成的波也不同一般来讲，如果介质有切变弹性，它就能传播横波；如果介质有容变（体变）弹性，它就能传播纵波。2）波动是振动状态的传播或是位相的传播，表现为波形的向前推进。3）沿波的传播方向，各质元的位相依次落后。4）各质元振动周期与波源的振动周期相同，与介质无关。波动过程的特征：1）各质元只在各自的平衡位置附近振动，本身并不随波前进。波的传播不是介质质元的传播。在波动过程中：后开始振动的质元比先开始振动的质元在步调上要

4、落后一段时间，即有相位的落后。三波长波的周期和频率波速波长：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-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电磁波的传播不需要介质，且只有横波一种形

5、式。真空中波前波面波线波面或同相面——振动相位相同的点连成的面。波前或波阵面——最前面的波面。平面波（波面为平面的波）球面波（波面为球面的波）波线（波射线）——波的传播方向。四波线波面波前在各向同性媒质中，波线恒与波面垂直。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