机械波的概念波的能量与传播惠更斯原理和波的叠加原理ppt课件.ppt

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1、机械波第六章波动是一切微观粒子的属性，与微观粒子对应的波称为物质波。各种类型的波有其特殊性，但也有普遍的共性，有类似的波动方程。机械振动在介质中的传播称为机械波。声波、水波6.1机械波的概念一、机械波及其分类如果波动中使介质各部分振动的回复力是弹性力，则称为弹性波。1、有作机械振动的物体，即波源2、有连续的介质（即弹性介质）机械振动在弹性介质中传播形成机械波。（一）、机械波产生的条件（二）、纵波和横波横波——振动方向与传播方向垂直，如电磁波纵波——振动方向与传播方向相同，如声波，弹簧波传播方向传播方向1、横波如绳波为横波。2.纵波各质点振动方向与波的传播方向平行。传播方向纵波是靠介质

2、疏密部变化传播的，如声波，弹簧波为纵波。横波在介质中传播时，介质中产生切变，机械横波只能在固体中传播。纵波在介质中传播时，介质中产生容变，能在固体、液体、气体中传播。机械波向外传播的是波源（及各质点）的振动状态(或相位）和能量。结论：1.质元并未“随波逐流”，波的传播不是介质质元的传播。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，或者说是振动相位的传播。·························4.同相位点----质元的振动状态相同。注意5.振动曲线与波动曲线的区别振动是描写一个质点振动。波动

3、是描写一系列质点在作振动。传播方向t后的波形图6.判断波动中质点振动方向2012.3.20（11′）（三）、波线和波面波场--波传播到的空间。波面--波场中同一时刻振动相位相同的点的轨迹。波前（波阵面）--在波传播过程中处于最前面的波面波线（波射线）--代表波的传播方向的射线。在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。沿波线方向各质元的振动相位依次落后。平面波球面波波面波线波线波面波线平面波波前波面球面波波线波面波前二、描述波动的几个物理量振动状态（即振动位相）在单位时间内传播的距离称为波速，也称之相速。1、波速u在固体媒质中纵波波速为G、Y为媒质的切变弹性模量和杨氏弹性模量，为固

4、体介质的密度在固体媒质中横波波速为T为绳子或弦线中的张力，为绳子或弦线的线密度拉紧的绳子或弦线中横波的波速为:2、波长3、波的周期和频率波的周期：波前进一个波长的距离需要的时间，用T表示。（与波源的T相同）波的频率：单位时间内通过介质中某固定点完整波形的数目，用γ表示。（与波源的相同）同一波线上相邻位相差为2的两质点的距离。介质决定波源决定（即一个完整波形的长度）介质决定波源决定4、Tγu的关系①.周期、频率与介质无关，与波源的相同。波长、波速与介质有关。③.同类波在不同介质中频率不变。②.不同频率的同类波在同一介质中波速相同。注意介质决定波源决定介质决定波源决定2012.3

5、.19（11）三、简谐波简谐波：波源以及介质中各质点的振动都是谐振动。任何复杂的波都可以看成若干个简谐波叠加而成。或简谐振动在弹性介质中的传播形成简谐波。平面简谐波简谐波的波面是平面。(可当作一维简谐波研究）四、平面简谐波的波动方程一平面简谐波在理想介质中沿x轴正向传播，x轴即为某一波线设某时刻原点振动表达式：y表示该处质点偏离平衡位置的位移，x为p点在x轴的坐标振动状态从O点传到p点需用p点的振动方程：p处质元t时刻的位移与O处质元时刻的位移相同即为沿x轴正向传播的平面简谐波的波动方程沿着波传播方向，各质点的振动依次落后于波源振动。为p点的振动落后于原点振动的时间为p点的振动落后于

6、原点振动的位相沿x轴负向传播的平面简谐波的波动方程或若已知X0点振动方程：沿X轴正向传播的波动方程为：沿X轴负向传播的波动方程为：“－”沿x轴正向传播“＋”沿x轴负向传播例1：已知波动方程求（1）A、γ、、u。（2）波线上各质元振动时的最大速度和最大加速度。与P133例题6.1类似解：(1)由（2）由例2：振源振动方程为波速沿x正向传，求：①波动方程；②波长、频率、初相；③处质点振动与波源的相位差。解：①波源振动方程以波源处为原点，波动方程:本题中：②.波长、频率③.x=5m处相位相位差P点落后反映在相位上为20，即振源完成10个全振动后，P点才开始振动。质点振动与波源的相位差。

7、波源的相位波源x=5m例3：如图所示，平面简谐波向右移动速度u=0.05m/s，求：①.波源的振动方程；②.波动方程；③.P点的振动方程；④.a、b两点振动方向。解：①设振源方程为t=0P134例题6.2由图可知t=0时，o点处的质点向y轴负向运动，由旋转矢量法可知②.波动方程波源的振动方程③.P点的振动方程④.a、b振动方向，作出t后的波形图。∴a点向y轴负向振动，b点向y轴正向振动作业P151：6.8、6.10、6.12一、波的能量和能量密度波不仅是