大学物理 少学时 第3版 教学课件 作者 张宇 第11章 波动01 平面简谐波.ppt

《大学物理 少学时 第3版 教学课件 作者 张宇 第11章 波动01 平面简谐波.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四篇波动第十章简谐振动第十一章机械波第十二章波动光学1第十一章机械波振动在空间的传播——波动看到的——光波电磁振动电磁波机械振动机械波听到的——声波机械振动在弹性介质中的传播过程称为机械波。交变电磁场在空间的传播过程，叫做电磁波。2第十一章机械波11.1机械波的产生和传播11.2平面简谐波11.3惠更斯原理波的衍射11.4波的干涉11.5多普勒效应11.6声学简介3§11.1机械波的产生和传播1.机械波产生的条件波源弹性媒质一、机械波的产生由无穷多的质元通过相互之间的弹性力组合在一起的弹性介质。机械波是机械振

2、动状态的传播，而非物质随波作定向移动。1.横波纵波二、机械波的分类横波纵波波传播方向横波：波传播引起媒质质元的振动方向与波传播方向垂直4横波的传播在耐切向形变的媒质中能产生和传播横波（固体）振源偏离平衡位置恢复力振源振动临近质元振动形变弹性下一个质元振动机械波呈现波峰和波谷纵波：波传播引起媒质质元的振动方向与波传播方向平行在耐体积变化的媒质中能产生和传播纵波（固、液、气体）呈现波疏和波密5波形图：——上述波形图既可以表示横波，也可以表示纵波。某确定时刻某时刻各点振动的位移y(广义：任一物理量)与相应的平衡位置坐

3、标x的关系曲线62.波面与波线波面：某时刻，同一波源向外传播的波到达的空间各点连成的面（同相位面）波射线：描述波传播的方向的射线简称波线波面波阵面（波前）波射线垂直于波面波射线是波的能量传播方向波射线（波线）波阵面：某时刻，传播在最前面的波面（又称波前）7在各向同性介质中——球面波柱面波平面波点源：波面是球面所以称为球面波线源：波面是柱面所以称为柱面波面源：波面是平面所以称为平面波能量8三、描述波的物理量振幅：单位：或周期：单位：频率：单位：波长：单位：、、或波速：单位：——由媒质的性质决定固体内：横波纵波弹性

4、绳内：横波液体、气体内：纵波9第十一章机械波11.1机械波的产生和传播11.2平面简谐波11.3惠更斯原理波的衍射11.4波的干涉11.5多普勒效应11.6声学简介10平面波:波面是平面的波§11.2平面简谐波简谐波：波动传播到的各点均作简谐振动的波平面简谐波的波函数（机械波）反映波传播过程中，各质元相对于自身平衡位置的位移随时间的变化规律-----波函数11一、一维平面简谐波的表达式设一维平面简谐波以相速u沿x轴正向传播,t时刻波形如图O点的振动位移为P点的振动位移为(op=x)或u12定义角波数沿负方向传播

5、的波的方程u13波函数的物理意义当坐标x确定，波函数变成y-t关系，表示x点的振动，以与x轴同向传播的平面简谐波为例yTt0x点的振动曲线波函数：14当时刻t确定，波动方程变成y-x关系表达了t时刻空间各点位移分布——波形图(波形定格照片)，以与x轴同向传播的平面简谐波为例yλxot时刻的波形曲线（空间周期）15波动传播到的各点媒质质元的振动速度和加速度以与x轴同向传播的平面简谐波为例16已知：波沿着x轴的正方向传播，波源a的振动形式为求：波函数的表达式解：任意一点P坐标为x例1解法一：P点相位落后波源a的振动

6、相位所以就在a点振动表达式的基础上改变相位因子就得到了P的振动表达式17解法二：18二、平面简谐波的能量能流之和每个质元振动所具有的动能每个质元形变所具有的势能以平面简谐波为例，波动方程（）为：可以证明：1.能量和能量密度19平均能量密度波传播所经历媒质中单位体积内的能量称为波的能量密度。2.能流和能流密度单位时间内通过垂直于波传播方向某一面积的能量，叫做通过该面积的能流。单位：瓦特（W）20单位时间内通过S面传播的平均能量称为平均能流。三、能流密度(功率密度)波的强度单位时间内通过垂直于波传播方向单位面积的平

7、均能量，即通过单位面积的平均能流称为能流密度，也称波的强度或功率密度。能流密度(波的强度)为矢量，其方向与波速相同单位：W·m-2211.对于任意的简谐波3.定义：机械波的特性阻抗讨论：对于光波：两媒质比较：折射率较大者称光密媒质折射率较小者称光疏媒质两媒质比较：较小者称波疏媒质较大者称波密媒质2.对于同一种媒质，波的相对波强22