振动与波动振动ppt课件.ppt

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1、波动一、波的定义及其分类1.定义振动在空间中的传播过程叫做波动，简称波。2.分类机械波电磁波★这两类波本质不同，但有许多共同特征，如能产生折射、反射、衍射和干涉等现象，且都伴随着能量的传播。二、机械波的基本概念弹性介质____由弹性力组合的连续介质。波源____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。波动是振动状态的传播，是能量的传播，而不是质点的传播。1、机械波产生的条件2、机械波的分类★我们探讨平面简谐横波波线波面波面波线横波——介质各质元振动方向与传播方向垂直。纵波——介质各质元振动方向与

2、传播方向相同。球面波平面波（波线、波面、波前）t=00481620············12·················t=T/4·····················t=T/2······························t=T···························t=3T/4··················结论：波的传播不是介质质元的传播，是振动状态的传播，是相位的传播(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--

3、-波是振动状态的传播。(4)同相点----质元的振动状态相同。3、波长、周期、波速、频率三、平面简谐波的波方程位移y是时间和空间的函数波函数(波方程)（下面以横波为例说明平面简谐波的波函数）原点振动:O点振动状态传到P点需用时间:P点的振动方程为：P点在t时刻的位移等于原点处质点在时刻的位移,则这就是右行波的波方程。左行波的波方程为四、波方程的物理意义表示x1处质点的振动方程。表示t1时刻的波形方程。此方程是取原点质原振动初相位为0时得到的波方程更加一般的表达（通解）如下:例1、已知波源在原点的平面简谐波方程为A,b,c均为常

4、量。试求：（1）振幅，频率，波速和波长；（2）写出在传播方向上距波源处一点的振动方程式，此质点振动的初位相如何？例2、二图分别表示向右和向左传的两列平面简谐波在某瞬时的波形图，说明此时以及各质元的位移和速度为正还是为负？它们的相位如何？（对于和只要求说明其相位在第几象限）例3、图（a）、（b）分别表示t=0s和t=2s时的某一平面简谐波的波形图。试写出此平面简谐波波方程。(a)(b)五、波的能量和能流1.波的能量波不仅是振动状态的传播，而且也是伴随着振动能量的传播。有一平面简谐波：质量为在x处取一体积元质元的振动速度振动动能+

5、形变势能=波的能量★介质元的动能★介质元的弹性势能★介质元的总能量(1)固定x物理意义dEk=dEp(2)固定toyxEkEpt=t0v(1/4)2A2dEk、dEp均随t周期变化y=0dEk、dEp最大y最大dEk、dEp为0dEk、dEp均随x周期变化EkEpyx=x0otT(1/4)2A2E=0E最大某时刻弹性棒中各质元能量分布情况平面简谐波的能量特点机械波在弹性媒质中传播时，若媒质中某质元刚好经过平衡位置，则它的能量为()（A）动能最小，势能也最小（B）动能最大，势能也最大（C）动能最大，而势能最小（D）

6、动能最小，而势能最大已知一平面简谐波的频率为12.5KHz，波速为5.0×103m·s-1。若波源的振幅为0.1mm，试求：（1）波长与周期；（2）波源的振动方程；（3）波方程；（4）离波源0.1m处质点的振动方程；（5）离波源0.2m和0.3m两点处质点振动的相位差；（6）在波源振动0.0021s时的波形方程。波的干涉波传播的独立性两不同形状的正(向上)脉冲两脉冲一正一负,且位置重合时互为镜象?·红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿，…)·听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律)·空中无线电波很多(仍能分别接收各个

7、电台)波的叠加原理(superpositionprincipleofwave)在几列波相遇而互相交叠的区域中，某点的振动是各列波单独传播时在该点引起的振动的合成。波的干涉一.干涉现象和相干条件1.干涉现象：当两列(或几列)满足一定条件(相干条件)的波在某区域同时传播时，则此区域中某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱，在空间形成一幅稳定的强度分布图样。水波干涉图样2.相干条件(coherentcondition)频率相同有恒定的相位差振动方向相同S2S1r1r2·pS1，S2发的波在p点引起两个振动二.波场的强度(振幅

8、的平方来表示)分布p点两分振动:y1=A1cos(t+10-kr1)y2=A2cos(t+20-kr2)两波源的振动：y10=A1cos(t+10)y20=A2cos(t+20)y=y1+y2=Acos(t+)p点合振动:I=A2=A12+A22+2A1A