最新大学物理第5章波动部分报告课件ppt.ppt

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1、大学物理第5章波动部分报告5.5.1波的产生与传播(Theformandpropagationofwave)1.机械波的产生与传播机械波产生与传播的条件:波源(sourceofwaves)媒质(medium)(2)所谓波动就是振动在空间的传播,波传播到的空间称为波场(wavefield),波场中任意点的物理状态随时间作周期性的变化。弹性媒质中，机械振动由近及远地传播出去，形成机械波。横波质点振动方向波的传播方向(仅在固体中)注意波的传播是振动状态或相位、能量(而不是质点)的迁移横波与纵波(transverseandlongitudinalwaves)(3)纵波质点振

2、动方向//波的传播方向（固液气中）2)波速u与振动速度dy/dt的区别。3)波速u仅与媒质的性质有关,而与波源无关。4)频率与波源的性质有关,而与媒质无关。5)波长=u/与波源和媒质有关。注意(7)1)波长反映了波的空间周期性。周期表征了波的时间周期性。(8)5.5.4平面简谐波的波函数(重点)(Thewavefunctionofsimpleharmonicplanewave)1.平面简谐波的波函数空间中任意点的位移随时间的变化称为波函数。其数学函数为波线波线简谐振动在空间的传播所形成的波，称为简谐波(simpleharmonicwave)。波面为平面的简谐波称为平

3、面简谐波。(2)平面简谐波各处振幅相同。说明(1)复杂的波可分解为一系列简谐波；uP(x)(1)沿x轴正向传播的平面简谐波的波函数:y—波射线上某质元离开平衡位置的位移设己知O点振动方程P点振动方程:(9)xyO约定:O点振动状态传到P点,需时间:波函数或波动表达式或角波数(angularwavenumber)角波数的意义:1)2长度内所含完整波长的数目;2)相间单位长度的二个质元的相位差。或(10)波函数中,和–kx+的物理意义?时间周期性的量空间周期性的量每经过一个周期T,波就向前推进一个波长。形象地说:波动是许多质元以一定的相位关系进行的集体振动。(2)沿x

4、轴负方向传播平面简谐波的波函数:设己知O点振动方程P(x)u(11)xyO或或P点振动方程:P点振动状态比O点超前时间：波函数或波动表达式波函数给出x=x0位置的质元振动方程,即y=y(x0,t)(2)当t=t0取一定值时,已知任意点x0的振动方程y=Acos(t+),波函数为波函数给出波线上任意x处质元在t=t0时刻的位移,即y=y(x,t0)波形方程,可绘出波形图(y-x图)。2.讨论波函数的意义:(1)当x=x0取一确定的值时,(12)y-AOAxt=t0(3)更一般的平面简谐波的波函数(3)x,t均为变量时波函数给出波线上任一质元在任一时刻的位移。x-AOAx

5、tyt时刻x处相位:t+t时刻x+x处相位:说明经历t某相位从x处传到x+x处。可见振动状态(相位)沿波线在向前传播,所以称为行波(travelingwave)(13)t+t1.己知波函数1)求:A、、、u;2)画任一时刻波形图;3)画任一质元振动图。2.己知某时刻波形图1)能写出波函数;2)画出另一时刻波形图。3.己知某质元振动图1)可写出该质元振动方程;2)写出波函数。(14)xabxa4.求相位差熟练掌握(15)例1:己知x=1m处质元的振动方程:y=Acos(t+/2)波速为u,求:沿x轴正(负)方向传播的波的波函数?解:用相位传播和相位差概念写

6、出任意质元的振动方程yxO1PuP点比x=1m点的相位落后(x－1)/u,即1－P=(x－1)/u2)波沿x轴负方向传播yxO1PP点比x=1m点的相位超前(x－1)/uu波源在什么位置?若波源在x=1m处,如何?1)沿x轴正方向传播的波1P例2:一根很长的弦线中传播的横波,波函数为:y=6.0cos(0.02x+4t)式中x,y单位:cmt单位:s求1)A,,,u;2)t=4.2s时各波峰位置的坐标,计算此时离原点最近一个波峰的位置,该波峰何时通过原点?3)写出质元振动速度表达式;4)t=2s时的波形图。解:1)与y=Acos(t+2x/)比

7、较,得(16)A=6.0[cm],2/=0.02=100[cm]=/2=2[Hz]u==200[cm/s]2)t=4.2s时各波峰位置由位移y=6.0cm决定,即0.02x+4×4.2=2kx=100k－840k=0,±1,±2,…k=8时,x=－40[cm]离原点最近。设此波峰在t'时通过原点,即0.02×0+4t'=2×8t'=4[s]y-40O6.0xt=4.2sut3)位于x处的质元的振动速度为4)t=2s时(17)yxOA-At=2sx=/4:y=0x=0:y=6cmyxOA