第五章波动.ppt--(新).ppt

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1、第五章波动1波的共同特征：1。具有一定的波速且拌有能量的传递。2。具有相同的数学规律和物理特性——干涉、衍射、反射、折射、偏振。电磁波：变化的电场和变化的磁场在空间机械波：机械振动在媒质中的传播过程。的传播过程。波的分类：3。具有周期性。2§5-1机械波的产生与传播一、产生机械波的条件1.波源：作机械振动的物体2.弹性媒质：能传播机械振动的媒质二、弹性体的变形规律1.弹性：外力撤去后，形变可以完全恢复的性质2.弹性体：具有弹性的物体（理想模型）各向同性均匀弹性体：各点弹性相同，各点弹性与方向无关。3.弹性形变遵循的规律胡克定律：应力=模量应变34。弹性形变常见类型：(对

2、固体的)拉压,(对固体的)剪切,(气液固体的)容变应力=f/slΔl应变=胡克定律：应力=模量应变即=YY：杨氏弹性模量(度量材料抗拉压形变的能力)剪切qSff应力=f/s应变胡克定律：应力=模量应变即=GG：切变弹性模量(度量材料抗剪切形变的能力)拉压lΔlff4应力=f/sVΔV(容)应变:容变ΔVfVV´B：容变弹性模量(度量材料抗容积形变的能力)胡克定律：应力=模量应变5三.机械波的形成······t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4

3、·······················t=T····················t=00481620············12···········24这就形成了波动—机械波因媒质各部分间的弹性联系，会使振动传播开去，6波动是振动状态的传播，不是媒质的传播。“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。某时刻某质元的振动状态将在较晚的时刻于“下游”某处出现。····t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4·······················t=T·····

4、···············t=00481620············12·············247一、波的几何描述（2）波前：最前面的波面平面波：波面为平面的波波面球面波：波面为球面的波波面（1）波面：由振动相位相同的点所组成的面波线波线（3）波线：表示波传播方向的直线各向同性介质中波线波面§5-2波的基本概念8纵波按波线与振动方向关系横波二、机械波的分类按波面形状平面波球面波柱面波按复杂程度简谐波复波按持续时间连续波脉冲波按波形是否传播行波驻波9传播媒质：具有剪切弹性或产生张力机械横波只能在固体或柔软绳索中传播传播媒质：具有拉压弹性或容变弹性机械纵波可

5、在固体、液体或气体中传播横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行101112地震波主要包含纵波和横波。来自地下的纵波（P波）引起地面上下颠簸振动。来自地下的横波（S波）能引起地面的水平晃动。横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表。这样，发生地震时，一般人们先感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。这一点非常重要，因为纵波给我们一个警告，告诉我们造成建筑物破坏的横波马上要到了，快点作出防备。13弹性媒质中u波速仅仅取决于媒质的弹性和惯性模量密度三.波的特征量

6、1.波速u概念：振动状态传播的速度由媒质的性质决定与波源情况无关。142.周期T：一个完整的波通过波线上的某点所需的时间。由波源决定（波源、观测者均不动时）角频率:频率:3.波长：波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。xu由波源和媒质共同决定。波长反映波的“空间周期”。15四、波动的传播特征：····t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4·······················t=T····················t=00481620·········

7、···12·············24各质元振动的周期（T）与波源相同，各质元的振动状态不同（即相位不同），沿波的传播方向，各质元相位依次落后16§5-3平面简谐波一、平面简谐波概念所有质点作谐振且波面为平面的波平面简谐波，在无吸收的、均匀无限大介质中传播。则O点处质点的振动方程为二、平面简谐波的波动方程：y=f(x,t)描述媒质中各质点位移y随各点平衡位置x和时间t变化的函数关系源xOyPxA-A以坐标原点O点为参考点17O点的任一振动状态传到P点，需要时间正向波波函数（波动方程）xOyPxA-AxOyPxP点比O点超前时