大学物理第15章机械波ppt课件.ppt

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1、(3)物质波,讨论微观粒子的波动性各种波的本质不同,但其基本传播规律有许多相同之处。(1)机械波(机械振动的传播)(2)电磁波（交变电场、磁场的传播）第15章机械波波动振动在空间的传播过程（一定运动形态的传播过程）1按波面形状平面波（planewave）球面波（sphericalwave）柱面波（cylindricalwave）按复杂程度简谐波（simpleharmonicwave）复波（compoundwave）按持续时间连续波（continuedwave）脉冲波（pulsatingwave）按波形是否传播行波（travellingwave）驻波（standin

2、gwave）2波动一定的扰动的传播（一定运动形态的传播过程）行波POyxxu扰动的传播（行走）行波一次扰动（脉冲）的传播脉冲波例：抖动绳子O点:P点:脉冲波波函数315.1弹性体弹性形变弹性体——若物体在外力的作用下发生形变，而外力撤消后又能恢复原来的大小和形状，则这种变形体就称为弹性体。ΔSΔFtΔFΔFN正应力：切应力：415.1.1线应变与杨氏模量线应变胡克定律：实验表明在线形变限度内，正应力和线应变成正比，比例系数称为杨氏模量。15.1.2剪切应变与切变模量5切应变β微小形变时，此时，剪切应变可直接用β来表示。实验表明：在形变限度内，切应力与切应变成正比：

3、15.1.3体应变与体积模量体应变1、机械波产生的条件1）波源2）弹性介质或者弹性媒质2、横波：纵波：共性：波动性15.2机械波的产生和传播62波形图：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标x的关系曲线——上述波形图既可以表示横波，也可以表示纵波。3.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）3在各向同性介质中——球面波柱面波平面波点源：波面

4、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4当第1个质点振动1个周期后，它的最初的振动相位传到第13个质点，即：第1个质点领先第13点相位。7波是振动状态（能量）的传播，不是媒质质点的传播，各媒质质点均在自己的平衡位置附近作振动。同时看波线上各点沿传播方向，各点相位依次落后。振动周期=波动周期8质点具有周期性的变化，不但有时间的周期性，还有空间的周期性。每个相同时间重复出现一个状态，每个相同距离也重复出现一个状态。描述波的物理量振幅：单位：或周期：单位：波长：单位：、、或波速：单位：——由媒质的性质决定5(时间)频率：空间

5、频率：角波数：15.3一维平面简谐波的波函数-----波函数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u15.3.1表达式9定义角波数定义波矢例：“+”会聚球面波“-”发散球面波沿负方向传播的波的方程同一振动状态X处比0处超前t=x/u10波函数的物理意义1、当x一定时,例:x=x0=常数令常数----x0处简谐振动运动方程反映了振动的时间周期性t每增加T，y不变112、当t=t0=常数令t0时刻的波形x每增加λ，y不变反映了波的空间周期性123、x,t都变表示波射线上不同质点在不同时刻的位移----行

6、波波动方程不仅表示波射线上给定点的振动情况，某时刻波形，初位相及比原点落后的相位，还反映了振动状态的传播，波形的传播，能量的传播，由看出t或x每增加T或λ,相位重复出现，反映了时间和空间的周期性。13例：已知：图示为波源（x=0处）振动曲线且波速u=4m/s,方向沿x轴正向.求：t=3s时波形曲线（大致画出）解：4812y(cm)x(m)0.50-0.5u=4m/sy(cm)t(s)0.50-0.5123415例2正向波在t=0时的波形图波速u=1200m/sA/2AA0yΦ0=π/3φM=-π/2t=0x=0t=0M处求：波函数和波长解：由图如何确定ωφ0?由初

7、始条件：y0=A/2v0<0x(m)-0.10y(cm)0100.05t=0时uMΦ0=π/3如何确定ω?由M点状态yM=0vM>0ΦM=-π/216例：沿x轴正向传播的平面简谐波，振幅为A=1.0m，周期T=2.0s，波长=2.0m。t=0时刻，坐标原点处的质点恰好从平衡位置向y轴正向运动，求:(1)波函数；(2)t=1.0s时刻的波形图；(3)x=0.5m处质点的振动曲线；解：(1)波函数(3)(2)x/my/mot=1.0sy/mot/sx=0.5m17例：沿x轴正向传播的平面简谐波，波速u=20m/s，已知A点的振动方程为，(1)以A为坐标原点，写出波方

8、程；(2)