大学物理总复习-振动,波动与光学课件.ppt

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1、振动波动与光学（总结）振动（谐振动）普适弹簧振子特点：相位比位移x超前π/2。特点：相位比速度超前π/2，比位移x超前π。位移谐振动方程速度加速度谐振动特征方程单摆x=Acos(ωt+φ)x=Acos(ωt+φ)θ=θ0cos(ωt+φ)弹簧振子振幅初相频率（周期）谐振动参数谐振动能量势能动能总能=(t+2)-(t+1)=2-1由初始条件确定由初始条件确定相位差关系单摆能量与振幅ω=2πν=2π/TνT=1(同频振动）振幅相位对振幅A讨论若21=(2k+1)(k=0,1,2,…)若2

2、1=2k(k=0,1,2,…)则A=A1+A2振动加强,合振幅最大。则A=

3、A1-A2

4、振动减弱,合振幅最小。附2：弹簧串并联同方向同频率谐振动合成旋转矢量附1：质点在稳定平衡位置附近的微小振动都是简谐振动。一、波函数波动1.波函数的普遍形式注意区别：波速与波传输中质点的振动速度。2.波中质点振动速度3.相位差和波程差二、波的基本参量1.波速（相速）波的频率仅取决于振源的振动频率而与介质无关。波速仅取决于介质的性质，与振源无关。=uT；k=2/=2例如在固体棒中纵波的波速2.频率（角频率、周期）4.

5、频率、角频率及周期的关系=u/u=/T3.振幅5.波数在无衰减情况下波的振幅等于振源的振幅。=1/Tu=2.总机械能波只传播能量和振动状态，不传播物质。波传播过程中，质元的动能和势能相等，且同相位。三、波的能量3.能流密度（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均能量,称为能流密度,也称波的强度。——1.动能和势能四、波的干涉1.合振动振幅2.干涉加强与减弱的条件（1）A=A1+A2最大;式中k=0,1,2,……若1=2，即对于同相波源，则当波程差A=A1+A2最大，干涉加强；A=A1

6、–A2最小，干涉减弱。3.相干条件(1)振动方向相同；(2)频率相同；(3)相位差恒定。（2）A=A1–A2最小。δ=r2–r1=kλ时，五、驻波1.方程2.波腹和波节波腹位置波节位置驻波是一种特殊的振动。不存在能量传播。相邻两波节（腹）间的距离为λ/2；波节与相邻的波腹间的距离为λ/4。3.半波损失波从波疏介质入射到波密介质，在界面反射时，有的相位突变（波程损失半个波长）称半波损失。波腹和波节的概念及特点；波从波疏（密）介质入射到波密（疏）介质，在界面反射时，（没）有半波损失。波源和接收器接近时，接收器接收到

7、的频率变高。六、多普勒效应1.波源和接收器都静止（波源和接收器在同一直线上运动）2.波源和接收器运动波源和接收器远离时，接收器接收到的频率变小。波源和接收器静止时，接收器接收到的频率不变。七、惠更斯原理与波的衍射、折射和反射讨论振动与波动1.当一个弹簧振子的振幅增大到期原来的2倍时，则振动的周期、能量以及最大速度、最大加速度各会发生什么变化？2.如果把一个弹簧振子和一个单摆拿到月球上去,则振动的周期如何变化？单摆的振动周期变大。弹簧振子的振动周期不变,周期不变；能量增大到原来的4倍；最大速度和最大加速度均增大到原来

8、的2倍。3.振动方向相同、频率相同的两个简谐振动合成后仍然是简谐振动吗？其振动方向和频率有何特点？其振幅和初相位如何计算？一、振动二、波的基本概念波传播过程中哪些东西传播，哪些东西不传播？4.在各项同性的均匀介质中，波线总是与波面垂直。1.画出图示波形曲线中各点的运动方向。5.机械波和电磁波产生的条件各有哪些？机械波：介质—传播振动的弹性物质。3.波的基本参量有哪些？它们间有何关系？波只是振动状态和能量的传播。介质中各质元在各自平衡位置附近振动，并不随波前进。波源—振动物体；电磁波：电磁振荡。2.什么是波线、波面、

9、波前？它们间有何关系？（P106思2.1）6.机械波从一种介质传输到另一种介质时，波的频率、波长和波速会否发生变化？频率不变，波速和波长均发生变化。u=8.什么是驻波？驻波有什么特点？驻波和行波的主要区别是什么？9.驻波中各质元的相有何关系？驻波中有没有相的传播？为什么？驻波中有能量传播吗？7.已知坐标原点的振动方程为，yt=Acosωt如何建立波动方程？坐标原点一定是振源吗？10.什么是半波损失？什么时候会发生半波损失？11.如果你要做操时，有飞机从你头顶飞过。那么你在向下弯腰和向上直腰过程中，你听到的飞机声

10、音的音调有何不同？哪个音调高些？9w12.已知一波在介质中传播，若介质的密度为8kg/m3,波的振幅为30cm,角频率为0.5s-1,波速为100m/s。则该波的强度是多少？一、双缝干涉2.光程差4.暗纹条件1.条纹间距光的干涉干涉结果：白光入射时中央为白色亮纹，其它各级为彩条纹。且随着级次k的增大，条纹将发生重叠。（等间距）单色光入射时为一组明暗相间的直条