程守珠普通物理学六版电子教案11课件

1、程守珠普通物理学六版电子教案11弹性介质弹性介质 注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点的传播，介质的质点并不随波前进并不随波前进。波源波源产生机械振动的振源产生机械振动的振源传播机械振动的介质传播机械振动的介质程守珠普通物理学六版电子教案111. 横波横波横波：横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。质点的振动方向和波的传播方向垂直。程守珠普通物理学六版电子教案11 2.纵波纵波纵波：纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。质点的振动方向和波的传播方向平行。程守珠普通物理学六版电子教案11 注：注：在固体中可以传播横波或纵波，

2、在液体、在固体中可以传播横波或纵波，在液体、 气体气体( (因无剪切效应因无剪切效应) )中只能传播纵波。中只能传播纵波。振动方向振动方向传播方向传播方向波谷波谷波峰波峰波密波密波疏波疏3.特征特征横波：横波：纵波：纵波：程守珠普通物理学六版电子教案11波线：波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。的指向表示波的传播方向。波阵面：波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面的面( (简称波面简称波面) )。波前：波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波在任何时刻，波面有无数多个，最前方

3、的波面即是波前。波前只有一个。面即是波前。波前只有一个。程守珠普通物理学六版电子教案11平面波平面波：波面为平面：波面为平面球面波球面波：波面为球面：波面为球面波面波面波线波线波线波线波波面面程守珠普通物理学六版电子教案11平面波平面波球面波球面波波波线线波波阵阵面面波波阵阵面面波波线线1 1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。注：注：2 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波。都可视为平面波。程守珠普通物理学六版电子教案11yxo波长波长： 同一波线上两个相邻的振动状态相同的

4、质点之间同一波线上两个相邻的振动状态相同的质点之间的距离的距离.ytot周期周期：一个完整的波通过波线上某点所需的时间一个完整的波通过波线上某点所需的时间.程守珠普通物理学六版电子教案11单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物理量，物理量， 的值通常取决于介质的弹性和质量密的值通常取决于介质的弹性和质量密度，又称度，又称相速相速。uu波速、周期和波长之间存在如下关系：波速、周期和波长之间存在如下关系：ut频率频率：周期的倒数周期的倒数频率和周期只决定于波源，和介质种

5、类无关。频率和周期只决定于波源，和介质种类无关。波速：波速：程守珠普通物理学六版电子教案11u个个波长、频率和波速之间的关系波长、频率和波速之间的关系 当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质不再具备连续性，此时不能传播弹性波。不再具备连续性，此时不能传播弹性波。弹性波在介质中传播时存在一个弹性波在介质中传播时存在一个频率上限频率上限。程守珠普通物理学六版电子教案11 例例11-1 频率为频率为3000hz的声波，以的声波，以1560m/s的传播速度的传播速度

6、沿一波线传播，经过波线上的沿一波线传播，经过波线上的a点后，再经点后，再经13cm而传而传至至b点。求点。求(1) b点的振动比点的振动比a 点落后的时间。点落后的时间。(2) 波波在在a、b两点振动时的相位差是多少？两点振动时的相位差是多少？(3) (3) 设波源作简设波源作简谐振动，振幅为谐振动，振幅为1mm，求振动速度的幅值，是否与波，求振动速度的幅值，是否与波的传播速度相等？的传播速度相等？解解: (1) (1) 波的周期波的周期11s3000t波长波长0.52m52cmu程守珠普通物理学六版电子教案11b点比点比a点落后的时间为点落后的时间为s120001sm1056. 1m13.

7、013即即 。4t(2) a、b 两点相差两点相差 ， b点比点比a点落后的相差为点落后的相差为45213224(3) 振幅振幅 a=1mm，则振动速度的幅值为则振动速度的幅值为m/s8 .18cm/s1088. 12s3000cm1 . 031avm振动速度是交变的，其幅值为振动速度是交变的，其幅值为18.8m/s，远小于波速远小于波速。程守珠普通物理学六版电子教案11abcdefghi 解解: : 横波传播过程中各个质点在其横波传播过程中各个质点在其平衡位置附近振动，且振动方向与平衡位置附近振动，且振动方向与传播方向垂直。传播方向垂直。0cv水平箭水平箭头表示该波的传播方向。试分别用小箭头

8、表明图头表示该波的传播方向。试分别用小箭头表明图中中a、b、c、d、e、f、g、h、i各质点的运动方向，各质点的运动方向，并画出经过并画出经过1/41/4周期后的波形曲线。周期后的波形曲线。 例例11-211-2 设某一时刻绳上横波的波形曲线如下图所示，设某一时刻绳上横波的波形曲线如下图所示， 根据图中的波动传播方向，可知在根据图中的波动传播方向，可知在c 以后的质点以后的质点b 和和a开始振动的时刻总是落后于开始振动的时刻总是落后于c点，而在点，而在c 以前以前的质点的质点 d、e、f、g、h、i 开始振动的时刻却都超开始振动的时刻却都超前于前于c 点。点。 程守珠普通物理学六版电子教案11

9、 在在c 达到正的最大位移时，质点达到正的最大位移时，质点b 和和a 都沿着正方向都沿着正方向运动，向着各自的正的最大位移行进运动，向着各自的正的最大位移行进, ,质点质点b 比比a 更接近更接近于自己的目标。于自己的目标。 质点质点f、e、d已经过各自的正的最大位移，而进行已经过各自的正的最大位移，而进行向负方向的运动。向负方向的运动。 质点质点i、h 不仅已经过了自己的正不仅已经过了自己的正的最大位移，而且还经过了负的最大的最大位移，而且还经过了负的最大位移，而进行着正方向的运动。质点位移，而进行着正方向的运动。质点g 则处于负的最大位移处则处于负的最大位移处。 abcdefghi经过经过t/ /4，波形曲线如下图所示，它波形曲线如下图所示，它表明原来位于表明原来位于c 和和i 间的波形经过间的波形经过t/ /4 ，已经传播到，已经传播到a、g 之间来了之间来了。abcdefghi程守珠普通物理学六版电子教案11选择进入下一节选择进入下一节11-0 11-0 教学基本要求教学基本要求11-1 11-1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播11-2 11-2 平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数11-3 11-3 波动方程波动方程 波速波速11-4 11-4 波的能