第2讲 超声物理学基础ppt课件.ppt

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1、第二讲超声物理学基础(a)医学工程系卢广文目录机械波的产生和传播一维简谐波的表达式波动方程和波速波的能量惠更斯原理波的叠加振动在空间的传播过程叫做波动机械波(mechanicalwave)一、机械波的产生和传播机械波的产生1.产生条件:波源媒质2.弹性波:机械振动在弹性媒质中的传播横波纵波3.简谐波:波源作简谐振动,在波传到的区域,媒质中的质元均作简谐振动。t=00481620············12·················t=T/4·····················t=T/2··························

2、······t=3T/4·······················t=T····················结论：(1)质元并未“随波逐流”波的传播不是媒质质元的传播(2)“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动(3)某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现---波是振动状态的传播(4)同相点----质元的振动状态相同波长相位差2相邻··abxxu传播方向图中b点比a点的相位落后二.波是相位的传播沿波的传播方向,各质元的相位依次落后。不同时刻对应有不同的波形曲线波形曲线能反映横波、纵波的位移情况三.波形曲线(波形图)oxu

3、tyt+t（波形传播）四.波的特征量1.波长:两相邻同相点间的距离（空间周期）2.波的频率:媒质质点(元)的振动频率(波源振动频率）亦即单位时间传过媒质中某点的波的个数3.波速u:单位时间波所传过的距离波速ｕ又称相速度(相位传播速度)一维简谐波的表达式平面波和球面波1.波的几何描述波线波面波前(波阵面)平面波球面波球面波平面波波线波面2.平面简谐波的表达式沿x向传播3.球面简谐波的表达式点波源各向同性介质简谐波的复数表示复振幅1.简谐波的复数表示沿+x方向传播的平面简谐波简谐波的复数表示式2.复振幅波场中各点谐振动的频率相同,它们有相同的时间因

4、子。因此,相位主要由空间因子决定。U(x)=Aeikx振幅的平方(代表波的强度)A2=U(x)·U*(x)波动方程和波速一.平面波波动方程一维简谐波的表达式就是此波动方程的解ｕ为波速具体问题(1)弹性绳上的横波T-绳的初始张力,-绳的线密度Y-杨氏弹性模量-体密度(2)固体棒中的纵波(3)固体中的横波G-切变模量G

5、x坐标xt时刻质点偏离平衡位置位移：dxdl单位长度所带能量——能量密度：2平面简谐波的能量密度可以证明：简谐波的平均能量密度：各质点每时每刻的动能=势能为媒质质量密度二.能流(能通量)、波的强度1.能流(能通量)uSux能流:单位时间流过截面积S的能量称为通过S面上的能流w能uS能流密度:通过单位垂直截面的能流w能u平面简谐波w能u=u2A2sin2(t-kx)2.波的强度能流密度的时间平均值平面简谐波三.平面波、球面波的能流1、平面波的能流S1S2单色平面波传过S1、S2面（设面积相等）的能流相等2、球面波的能流球面波S1S2穿过S1、S

6、2的能流相等球面简谐波函数：四.声强级1.正常人听声范围20<<20000Hz.I下

7、二.波的衍射1.现象波传播过程中当遇到障碍物时,能绕过障碍物的边缘而传播的现象。2.作图可用惠更斯原理作图···a·比较两图★如你家在大山后,听广播和看电视哪个更容易?(若广播台、电视台都在山前侧)三.波的反射和折射1.波的反射(略)2.波的折射用作图法求出折射波的传播方向BC=u1(t2-t1)··媒质1媒质2·折射波传播方向AE=u2(t2-t1)ACi1i2t1t2BE由图有波的折射定律i1--入射角,i2--折射角结论：1）当波从波疏媒质（u较小）入射至波密媒质（u较大）表面时，入射波与反射波在入射点（反射点）的振动状态相反（反相），反射

8、波有的相位突变2）当波从波密媒质（u较大）入射至波疏媒质（u较小）表面时，入射波与反射波在入射点（反射