波的形成和传播2

1、波的传播不是媒质质元的传播波的传播不是媒质质元的传播, 而是振动状态的传播而是振动状态的传播, 某时某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游下游”某处出现；某处出现；“上游上游”的质元依次带动的质元依次带动“下游下游”的质元振动；的质元振动；沿波的传播方向沿波的传播方向, 各质元的相位依次落后；各质元的相位依次落后；同相位点质元的振动状态相同同相位点质元的振动状态相同, 相邻同相位点相邻同相位点, 相位差相位差2 ；波是指媒质整体所表现的运动状态。波是指媒质整体所表现的运动状态。 波的传播特征可归纳为：波的传播特征可归纳为：2. 纵波纵波: 介质中质点振动方向

2、与波的传播方向平行介质中质点振动方向与波的传播方向平行.v 固体中的振源可以产生横波和纵波固体中的振源可以产生横波和纵波.v 水面波既不是纵波水面波既不是纵波, 又不是横波又不是横波. 横波传播的条件为媒质具有切变弹性。在气体和液体内横波传播的条件为媒质具有切变弹性。在气体和液体内不产生切向弹性力不产生切向弹性力, 故气、液体中不能传播横波故气、液体中不能传播横波.1. 波面波面: 振动相位相同的各点连成的面振动相位相同的各点连成的面.2. 波前波前: 波源最初振动状态传播到各点所连成的面波源最初振动状态传播到各点所连成的面. 根据波前的形状可以把波分为平面波、球面波、柱根据波前的形状可以把波

3、分为平面波、球面波、柱 面面波等。波等。 3. 波线波线: 沿波的传播方向画一些带箭头的线沿波的传播方向画一些带箭头的线; 各向同性介质各向同性介质 中波线与波面垂直。中波线与波面垂直。三、波面与波线三、波面与波线球面波球面波平面波平面波波波线线 波面波面v 横波横波: 相邻的波峰或波谷间距离相邻的波峰或波谷间距离;v 纵波纵波: 相邻的密集或稀疏部分中心间距离相邻的密集或稀疏部分中心间距离.3. 波速（波速（u）:单位时间内单位时间内, 波动所传播的距离称为波速波动所传播的距离称为波速 （相速）（相速）. 波速决定于介质的特性波速决定于介质的特性. u2. 周期（周期（T）: 波前进一个波长

4、的距离所需的时间叫周期波前进一个波长的距离所需的时间叫周期频率（频率（ ）: 周期的倒数称为频率周期的倒数称为频率v波长反映波的空间周期性；波长反映波的空间周期性；v周期反映波的时间周期性；周期反映波的时间周期性； 四、描述波的几个物理量四、描述波的几个物理量1. 波长波长: 波传播时波传播时, 在同一波线上两个相邻的相位差为在同一波线上两个相邻的相位差为2 的的 质点之间的距离质点之间的距离.应用：解释波的衍射应用：解释波的衍射(绕射绕射), 波的散射波的散射, 波的反射波的反射, 波的折波的折 射等现象射等现象.局限性：局限性：v 没有说明子波的强度分布没有说明子波的强度分布v 没有说明子

5、波只向前传播没有说明子波只向前传播, 而不向后传播的问题而不向后传播的问题二、波的衍射二、波的衍射波在传播过程中遇到障碍时波在传播过程中遇到障碍时, 能够绕过障碍物的边缘继续向能够绕过障碍物的边缘继续向前传播前传播 波动的特征之一。波动的特征之一。衍射现象显著与否衍射现象显著与否, 与障碍物的大小与波长之比有关。与障碍物的大小与波长之比有关。a对弹性波来说，所谓波源和观察者的运动或静止，都是对弹性波来说，所谓波源和观察者的运动或静止，都是相相对于在其中传播的连续介质而言的对于在其中传播的连续介质而言的. 多普勒效应多普勒效应如果波源与观察者之间有相对运动如果波源与观察者之间有相对运动, 则观察

6、者接受到的波则观察者接受到的波频 率 不 同 于 波 源 的 频 率 ， 这 种 现 象 称 为 多 普 勒 （频 率 不 同 于 波 源 的 频 率 ， 这 种 现 象 称 为 多 普 勒 （C.J.Doppier，1803-1853）效应）效应.多普勒效应多普勒效应为简单起见，假定波源、观察者的运动发生在二者的连线为简单起见，假定波源、观察者的运动发生在二者的连线上。设波源的频率为上。设波源的频率为 , 波长为波长为 , 在介质中的传播速度为在介质中的传播速度为u.若若波源和观察者相对于介质静止时，测得的频率波源和观察者相对于介质静止时，测得的频率 则为则为T1u 飞机、炮弹等以超音飞机、

7、炮弹等以超音速飞行时，在空气中激速飞行时，在空气中激起冲击波起冲击波. 飞行速度与声飞行速度与声速的比值速的比值vS/u决定决定 角角, 比比值值vS/u称称马赫数马赫数. 冲击波带冲击波带多普勒效应在科学技术上有着广泛的应用多普勒效应在科学技术上有着广泛的应用1. 谱线红移谱线红移.测定星球相对于地球的运动速度测定星球相对于地球的运动速度.;2. 利用基于反射波多普勒效应原理的雷达系统，测定流体利用基于反射波多普勒效应原理的雷达系统，测定流体 的流动、振动体的振动、车辆导弹等运动目标速度的流动、振动体的振动、车辆导弹等运动目标速度.3. 医学上的医学上的“D超超”，利用超声波的多普勒效应检查

8、人体，利用超声波的多普勒效应检查人体 内脏、血管的运动和血液的流速和流量内脏、血管的运动和血液的流速和流量.横波和纵波的比较横波和纵波的比较横波纵波质点振动方向与波质点振动方向与波的传播方向垂直的传播方向垂直质点振动方向与波质点振动方向与波的传播方向在同一的传播方向在同一直线上直线上举例：水面的水波举例：水面的水波举例：声波举例：声波横波和纵波可以同时存在，例如地震波横波和纵波可以同时存在，例如地震波既有横波又有纵波。既有横波又有纵波。三、机械波三、机械波 波传播要通过介质，绳、水、弹簧、波传播要通过介质，绳、水、弹簧、空气等是波借以传播的物质，叫做介空气等是波借以传播的物质，叫做介质。质。

9、组成介质的质点之间由于相互作用组成介质的质点之间由于相互作用,一个质点的运动会引起相邻质点的振一个质点的运动会引起相邻质点的振动。动。 机械振动在介质中传播，形成了机械机械振动在介质中传播，形成了机械波。波。说明：说明： 波是传递能量的一种方式。波是传递能量的一种方式。 波不但能传递能量，而且可以传递波不但能传递能量，而且可以传递信息。信息。横波的特性：1、横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波2、波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰3、波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷4、横波也叫凹凸波纵波的特性：1、纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在、纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直

10、线上的波叫做纵波同一直线上的波叫做纵波2、密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫、密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部做密部3、疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫、疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫做疏部做疏部4、纵波也叫疏密波、纵波也叫疏密波五、波动与振动1区别区别 振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点的集体运动的集体运动2联系联系 （1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期期 （2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振

11、动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动 （3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动波动 （4）波动是振动形式（信息）的传播过程）波动是振动形式（信息）的传播过程 一、机械波 1机械波的产生条件及其特点 (1)产生条件：_；_波源波源介质介质 (2)特点 机械波传播的只是振动的_和_，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_ 介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_的振动周期和频率相同 各质点开始振动(即起振)的方向均_形式形式能量能量迁移迁移波源波源相同相同 2机械波的分类 (1

12、)横波：质点振动方向与波的传播方向_的波，有 _(凸部)和 _(凹部) (2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在_的波，有_和_波峰波峰波谷波谷同一条直线同一条直线密部密部疏部疏部垂直垂直 3波长、波速、频率及其关系 (1)波长 在波的传播方向上，相对平衡位置的_总是相等的两个相邻的质点间的距离，用表示 (2)波速 波在介质中的传播速度，由_本身的性质决定位移位移介质介质 二、波的图象 1坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点_；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点_ 2意义：在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自_的位移 3形状：_平衡位置平衡位置位移位移平衡位置平衡位

13、置正弦或余弦曲线正弦或余弦曲线 2对波速的理解 (1)波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的传播速度电磁波可以不依靠介质在真空中传播 (2)波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关 (3)在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的 (4)波速与振速的区别 波速：波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，这个比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度在同一种均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关 振速：质点的振动速度波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移 3对频率的理解 (1)在波的传播方向上，介质各质点都做受迫振动，其振动是由振源的振动引起的，故各质点的振动频率都等于振源的振动频率 (2)当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变 2.横波的传播方向与质点的振动方向的互判横波的传播方向与质点的振动方向的互判方法方法 (1)上下坡法上下坡法 沿波的传播速度方向看，沿波的传播速度方向看，“上坡上坡”的点向的点向下振动，下振动，“下坡下坡”的点向上振动，简称的点向上振动，简称“上坡下，下坡上上坡下，下坡上”(如图所示如图所示) (2)同侧法同侧法 在波的图上的某一点，沿竖直方向画出在波的图上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在一个箭头表示质点振动方向，并