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/37 2016-12-31 机械波§ 机械波的产生、传播和描述§ 平面简谐波的波函数§ 波的能量§ 惠更斯原理 波的衍射、反射和折射§ 波的干涉§ 驻波 /37 2016-12-31 机械波第7章机械波振动:于平衡位置,无随波逐流波动: 振动的传播过程波动的共同特征: 波动的共同特征: 波动的种类波动的种类两种波本质上是不同的,但都具有共同的特征; 都具有一定的传播速度, 时、空周期性, 且都伴有能量的传播;能产生反射、折射、干涉和衍射现象; 两种波的数学描述方程是相同的, 即具有相同的规律性; 自自然然波波介质波介质波——机械振动的传播过程, 机械振动的传播过程, 传播传播需要载体需要载体; ; 电磁波电磁波——交变电磁场在空间的传播过程,传播,传播无需载体无需载体; ; 机械波——线性波; 冲击波——非线性波; /37 2016-12-31 机械波 机械波的产生: 机械波的产生: § 机械波的产生、传播和描述 Y x0 u ?与媒质的性质有关机械波——一群质点, 以弹性力相联系。其中一个质点在外力作用下振动,引起其他质点也相继振动. 媒质波源 1. 波源——做机械振动的物体,如:声带, 如:声带, 琴弦,扬声器等琴弦,扬声器等 2. 弹性介质——质点具有质量、质点之间质点具有质量、质点之间彼此有弹性力联系的物质彼此有弹性力联系的物质, ,如:空气,水, 如:空气,水, 钢,木,大地等钢,木,大地等; ; 任意质点离开平衡位置会受到弹性力作用。在波源发生振动后,由于弹性力作用,会带动邻近的质点也以同样的频率振动。这样,就把振动传播出去。故机械振动只能在弹性介质中传播。 /37 2016-12-31 机械波机械波产生的时序过程机械波产生的时序过程 0?t4/Tt?2/Tt?43/Tt?Tt? x x y y你能总结出特点吗你能总结出特点吗? ? 1. ,不是质点的流动,各点均在自己的平衡位置附近作振动, 波动是振动状态的传播,不是质点的流动,各点均在自己的平衡位置附近作振动, 即各质点并没有随波向前跑;如即各质点并没有随波向前跑;如体育场的人浪,话声波,地震波体育场的人浪,话声波,地震波等; 等; 2. ,质点的振动有早、晚沿传播方向,质点的振动有早、晚( (先、后先、后) )之分; 之分; 3. ,各质点均在自己的平衡位置附近作如质点的振动不衰减,各质点均在自己的平衡位置附近作等幅等幅振动; 振动; 4. ,波向前跑动,故也称为形态上看,波向前跑动,故也称为““行波行波””; ; 5. ,因此波向前跑动的波速有限; 由于质点具有惯性,因此波向前跑动的波速有限; 6. ————波源作简谐振动,也称余弦波; 波源作简谐振动,也称余弦波; 7. ,波不只有一种谐波,甚至不一定有周期; 广义上讲,波不只有一种谐波,甚至不一定有周期; 波动的特点: 波动的特点: 振动位移振动位移质点传播方向质点传播方向 /37 2016-12-31 机械波海啸波海啸波: :波长一般为波长一般为>160 >160 Km, Km, 周期约为周期约为 17 17min min , ,波速约为波速约为 200 200 m/s m/s or 700Km/h, or 700Km/h, 属于水属于水波,其波,其““浅滩效应浅滩效应””具有巨大具有巨大的破坏力! 的破坏力! 因风引起的因风引起的湖水波湖水波: :波长一般为波长一般为 100 100 ——200 200 m, m, 周期约为周期约为 5 5——20 20s, s,波速波速 m/s m/s 冲击波举例: 举例: Underground Nuclear Test Underground Nuclear Test Wave Wave s propagating on earth s propagating on earth 如如地震地震 P P 波波[ [pressure pressure 纵纵] ]可穿越地球可穿越地球; ; 1s km ???u ?地震波地震波 S S波波[ [shear shear 横横] ]不可穿越地球不可穿越地球?声波 Ear sound Ear sound Tuning fork tube Tuning fork tube ultrasonic scanner image ultrasonic scanner image ?超声波超声波 Hz 20000 ?? Hz 20 ???次声波次声