电磁波变化的电场和变化的磁场在空间的传播课件.ppt

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1、第四章机械波电磁波：变化的电场和变化的磁场在空间的传播机械波：机械振动在弹性介质中的传播注：波动是波源的振动状态（相位）或振动能量在介质中的传播，介质的质点并不随波前进。（1）波源：产生机械振动的振源（2）弹性介质：传播机械振动的介质产生机械波的两个条件：横波(transversewave)：质点的振动方向和波的传播方向垂直。纵波(longitudinalwave)：质点的振动方向和波的传播方向平行。波密波疏一、横波与纵波波谷波峰§4.1波的基本概念123456789101112131415161718横波的形成：纵波的形成：显然，

2、波源处质点的振动通过弹性介质中的弹性力，将振动传播开去，从而形成机械波。注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、气体中只能传播纵波。123456波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面简称波面。波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一个。平面波：波面为平面球面波：波面为球面二、波面与波线平面波波线波阵面球面波波阵面波线（1）在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。注：（2）在远离波源的球面波波面上的任何一个小部分，都可视为平面波。

3、1.波长λ：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。对横波：对纵波：三、波的几个参数2.周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间。4.波速u：在波动过程中某一状态（相位）在单位时间内传播的距离。3.频率：单位时间内波动所传播完整波的数目。周期和频率的关系为波的频率就是振源振动的频率，与介质无关。波的速度由介质决定，所以波长与介质有关。介质中的波速：固体中：横波纵波液体中：纵波E-杨氏弹性模量G-切变弹性模量B-容变弹性模量在气体、液体中，只能传播纵波。例1在室温下，声音在空气中的速度，在水中的速

4、度，求频率为的声波在空气中和水中的波长各为多少？解：空气中：水中：下面用数学表达式描述波线上每一质点在每一时刻的位移，这样的函数称为行波的波函数。以横波为例说明平面简谐波的波函数。简谐波是最简单最基本的一种波，是谐振动在均匀、无吸收的介质中形成的。§4.2简谐波的描述--波函数已知在波的传播路径上的O点（坐标原点）振动表达式：研究沿轴正向传播的平面简谐波的波方程。1.右行波的波动方程则p点的相位落后于O点，O点的运动状态传到p点需用的时间所以p点的运动方程，也就是右行波的波动方程为对右行波的波动方程，下面几式等价：由于即p点的相位超

5、前于O点相位：p点运动传到O点需用时间：所以p点的运动方程，也就是左行波的波动方程为2.左行波的波动方程综上所述,行波的波函数为“－”号对右行波，“＋”号对左行波例2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)B点比A点落后的时间为(2)波函数B点比A点落后的相差为波长A点与B点的相位差为(3)振幅A

6、=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，远小于波的传播速度1560m/s。