大学物理波动教学课件

1、一、描述波动的物理量2、波长 3、波速 4、波速u与l、T的关系：二、平面简谐波波动方程振源(或参考点) ：1、周期和频率（由振源决定，与介质无关）波动以振源(或参考点)为原点，波沿x轴负向传播：波沿x轴正向传播：三、描述波动的方法1、数学表示法：（波动方程）2、几何表示法：波线、波面、波前3、图线表示法：yt 、 yx设有一行波： 质量为 的媒质元其动能为：四、波的能量质元的速度： 1、振动动能2、振动势能势能：*任意时刻，体元中动能与势能相等，同相地随时间变化。这不同于孤立振动系统。总能：波的能量密度：平均能量密度：四、波的干涉1、相干条件：频率相同、振动方向相同、 恒定位相差。2、干涉加

2、强、减弱条件：极值条件：相邻波节（腹）间距：3、驻波4、半波损失 能形成驻波的两列波，其振幅相同 ，传播方向相反，若已知其中一列波的波动方程为则另一列波的波动方程必可设为若XL处是波节若XL处是波腹例题1. 图示为一平面简谐波在t=0时刻的波形图,波的振幅为0.2m,周期为4s,波长为1m,求1）波动方程2）图中P点处质点的振动方程xyoAP传播方向XyoA传播方向解1）已知A=0.2m, T=4s, =1mt=0s用旋转矢量图法确定O点振动方程为：y旋转矢量图法yXoA传播方向t=0时，y=0，v0XyoAP传播方向2)P点 的振动方程x=0.5m代入得：例题2. 一平面简谐波以波速u=0.

3、5m/s沿x轴负方向传播, t=2s时刻的波形如图所示, 求波动方程.x(m)y(m)o0.512uy(m)0.5x(m)o12u由图可得:=2m, A=0.5m=2= 2u/ = /2解：设O点的振动方程：y由t=2,x=0,y=0 得:得：波动方程为:例题3. 位于A、B两点的两个波源，振幅相等，频率都是100赫兹，相位差为，其A、B相距30米，波速为400米/秒，求:A、B连线之间因相干干涉而静止的各点的位置。解：如图所示，取A点为坐标原点，A、B联线为X轴，设A、B点的振动方程 :在X轴上A点发出的行波传到P(x),引起P点振动，其振动方程：B点发出的行波传到P(x),引起P点振动，其

4、振动方程：两波同频率，同振幅，同方向振动，所以相干静止的点满足：化简后因为：思考：A、B两处的波在AB间相向传播形成驻波， A、B处分别为波腹，则波节的位置分别为： 4. 图为沿x轴正方向传播的平面简谐波在t=0时刻的波形。 若波动方程以余弦函数表示，求O点处质点振动的初相位。解:yot=0t=0,x=0,y=0,dy/dt0 xyo5.频率为100Hz,传播速率为300m/s的平面简谐波，波线上两点振动的位相差为/3，则此两点相距 A）2m B)2.19m C)0.5m D）28.6m解:在 时刻 与 两点处质点速度之比是 A) 1 B) -1 C) 3 D) 1/3 6. 一平面简谐波的波

5、动方程为解: 7. 当一平面简谐机械波在弹性媒体中传播时下述结论哪个正确？A）媒质质元的振动动能增大时，其弹性势能减小，总机械能守恒.B）媒质质元的振动动能和弹性势能都作周 期性变化，但两者相位不相同.D）媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大.C）媒质质元的振动动能和弹性势能的相位 在任一时刻都相同，但两者数值不同. 8. 如图所示为一平面简谐波在t=0时刻的波形图，设此简谐波的频率为250Hz，且此时质点P的运动方向向下，求该波的波动方程. X (m)Y(m)o-AP100解:=2=500=200mx (m)y(m)-AoP100设参考点O的振动方程为:yo 9. 如图所示，原点O是波源，振动

6、方向垂直纸面，波长为 , AB为波的反射平面，反射时无半波损失。O点位于A点的正上方，AO= h ,OX轴平行于AB。求OX轴上干涉加强点的坐标(限于x 0)。OhAXB解:10. 一平面简谐波沿x轴负方向传播, t时刻的波形如图所示, 则 t+T/4 时刻x轴上的1，2，3三点的振动位移分别是（A）A，0，-A； （B）-A，0，A；（C）0，A，0； （D）0，-A，0。xyoA13u-A2左移T/4B11、如图 ， 和 是两个相干波源，相距 ， 若两波在 、 连线上传播，振幅均 为A ，已知在 该 连线上 左侧各点的合成波的强度为其中一个波的强度的 4 倍，则两个波源应满足的相干条件是相长思路：左侧各点加强，是相长干涉,12、沿x轴方向传播的平面简谐波的波动方程为波在x=L处（B点）发生反射，反射点固定。则反射波的波动方程xBoyL思路：1. 传播方向;2.半波损失；3.滞后.答案：相长相消思路：13、 和 是波长均为 的两个相干波源，相距 ， 的位相比 超前 。若两波单独传播时，强度均 为 ，则在 、 连线上 外侧和 外侧各点，合成波的强度分别是（A）4，4；（