振动 波动 课件.ppt

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1、波动是振动的传播机械波电磁波第16章机械波§16—1波动的基本概念1.机械波产生的条件波源、弹性媒质。1）波源：产生振动的机构2）弹性媒质：无穷多质点通过相互之间的弹性力作用组合在一起的连续介质弹性媒质分子间的作用势能xx0u0uo结论：分子力是准弹性力。xx0u0uo（1）每个质点只在平衡位置附近振动，不向前运动。（2）后面质点重复前面质点的振动状态，有位相落后。（3）所有质点同一时刻位移不同，形成一个波形。（4）振动状态、波形、能量向前传播。2.波动的特点：演示：横波、纵波（观察波动的特点）。动画动画3.波的分类机械振动在弹性媒质中的传播过程电磁场周期

2、性变化在空间的传播横波：纵波：按振动方向与传播方向分类各种类型的波有其特殊性，但也有普遍的共性。——传播的是运动状态混合波:振动方向与传播方向垂直振动方向与传播方向相同如电磁波如声波如水波、地震波时空形变，以C的速度在空间传播电磁波：引力波：按性质分类机械波：振动与波动区别联系振动研究一个质点的运动。波动研究大量有联系的质点振动的集体表现。振动是波动的根源。波动是振动的传播。1.描述简谐波波动的基本量波长周期波速波源定媒质定二.沿直线传播的简谐波相位相位差振幅A气、液、固体中纵、横波波速公式固体中纵波波速横波波速气、液中纵波波速绳中横波波速杨氏模量质

3、量密度切变模量容变模量张力质量线密度形变模量E是单位面积上产生单位形变所需的力。水面波是什么波?纵波与横波的合成波阵面与波线波阵面振动状态相同的点连成的面。波线波传播的方向线。球面波平面波研究波动抓住一条波线研究即可。最基本、最简单、最重要的是平面简谐波！二.平面和球面简谐波§16—2平面简谐波的波动方程（波动表达式）以平面简谐波为例。1.波动方程的建立反映任意点任意时刻振动位移的方程为波动方程。设原点振动方程为波动方程等于点时刻的振动状态，故点时刻振动位移为点振动经过传播时间任意点重复点振动，传至点，即点时刻的振动状态波数：波动方程的其它形式：有初位相情

4、况下的波函数的几种等价表式：以上讨论对纵波也适用可将纵波的密积区看成波峰，疏区看成波谷。向x轴正向传播的波单位时间内等位面传播的距离讨论?2.波的物理量描述(1)波长：在波的传播方向上，两相邻的位相差为2的质点间的距离。1x2x空间周期(2)周期T：波向前传播一个波长所用的时间x1点的振动位相比x2超前2则：T振T波时间周期单位时间内，波推进的距离中包含的完整的波长的数目.(3)频率：(4)波速u：振动状态(位相)在媒质中的传播速度(相速)波速的大小决定于媒质的性质——媒质的密度和弹性模量(5)波数k：在波的传播方向上2长度内包含的波长的个数(

5、6)波的传播方向空间圆频率opux右行波poux左行波3.波动方程的意义是、的函数，分三种情况讨论：（1）一定时，处质点振动方程为此点初位相（2）一定时，时刻波形方程振动曲线波形曲线表明：在时刻处质点振动状态与时刻处质点振动状态相同，即振动状态在时间传播了距离，即波形以速度传播。（3）当，都变，方程表示不同时刻的波形，即波形的传播。若则总之：各点位移变化,才使波形变化！4.例题与讨论：波动方程的几种标准形式称波数也可写成复数形式（取实部）例1.已知(SI制)求、、、？解：比较得已知：（2）波沿反向传播，波动方程如何？解：点比点早振动时间即点时刻的振动状态与

6、点在时状态相同，故“-”沿正向“+”沿负向任意点比参考点晚振动，减去传播时间；任意点比参考点早振动，加上传播时间。波动方程写出波动方程？解：若若则则（注意有正负！）例2.已知波沿正向传播，波速为，处振动方程为若给距离又如何？例3.波形如图先写点振动方程波动方程制（1）写出波动方程。关键确定由图可知解：（1）（2）处处（2）求两处质点振动位相差。解：位相差波程差位相差反位相（3）画时波形曲线，此刻处质点振动位移、速度、加速度？位移振动速度振动加速度波形的移动距离：（4）若图为波形，波动方程如何？方法1：将波形倒退得出波形，再写方程！波形方法2：…..解：关键

7、是求o点的初位相