波以及光波等应用总结

波动方程（第二课时）波的能量、叠加以及声波超声波次声波多普勒效应和电磁波因“波”的巨大能量造成灾难地震波海啸爆炸冲击波重大灾难回顾2011年日本大地震及其引发的海啸重大灾难回顾2015天津港危险化学品爆炸2波的能量概念：当波传播到介质中的某个质点上，这个质点将发生振动，因而具有动能；同时由于该处介质发生弹性形变，因而也具有势能。原来静止的质点，其动能和势能都为零。由于波的到来，质点发生振动，于是具有一定的能量。此能量显然是来自波源。所以波源的能量随着波传播到波所到达的各处。特点：在波动的传播过程中，任意时刻任意位置质元的动能和势能不仅大小相等而且相位相同，同时达到最大，同时等于零；并且这一变化是周期性的。公式介质中单位体积的波动能量，称作波的能量密度，表示为(ω

推倒过程书P323页波的能量密度是随时间作周期性变化的，通常取其一个周期内的平均值=

4波的能流和能流密度单位时间内通过介质中的某面积的能量∵通过一个面的能流随周期变化，一般公式取能流的平均值==能流密度

单位时间内通过垂直于波线的单位面积的平均能流

VSux波的叠加干涉驻波生活中的干涉迈克耳孙测星干涉仪薄膜干涉波的干涉振动方向相同频率相同相位差恒定两波源

相干条件产生相干波空间相遇相干迭加结果相干波源波的干涉现象在迭加区某些点的位置处振幅始终最大，另一些点的位置处振幅始终最小，而其它位置，振动的强弱介乎二者之间，保持不变，称这种稳定的叠加图样为干涉现象。驻波现象驻波（Standingwave）为两个振幅、波长、周期、频率和波速皆相同的正弦波相向行进干涉而成的合成波。此种波的波形无法前进，因此无法传播能量，故名之。相关计算公式波的干涉

波的叠加（两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最大）波的叠加两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最小两个波源的初相位相同时的情况惠更斯原理1、原理：⑴波前上的各点都可以看作新的波源2.举例:t时刻波面

t+t时刻波面波的传播方向⑵

新波源将发出子波⑶

各子波的包络（即公切面）就是下一时刻的新波前声波超声波次声波声波：能引起人的听觉的机械波——纵波超声波：频率高于20kHz,机械波，纵波。次声波：频率低于20Hz,机械波，纵波。声波：频率20—20kHz,机械波，纵波。频率定义：

§10-8声波超声波与次声波声强I：声波的能流密度（单位：W·m-2)一、声波声强级Li

：与人耳感觉到的声音响度有关其中I0=10-12W·m-2—基准声强单位：分贝（dB)超声波超声波：频率高于20kHz,可高达109Hz.1、超声波的特性（1）波长小，衍射不明显，方向性好，可集中成束，有定向功能。（2）频率高，声强大，可击碎金钢石和金属等硬物。（3）传播过程中衰减小，穿透本领大，可穿透固体几十米。（4）反射效果明显。2、超声波的应用（1）工业无损探伤；医学上的“B超”。（超声诊断仪的许多类型，如A型、B型、M型、多普勒超声型等。B型是其中一种，通过B超可获得人体内脏各器官的各种切面图形比较清晰。B超比较适用于肝、胆肾、膀胱、子宫、卵巢等多种脏器疾病的诊断。）（2）加工处理，捣碎，搅拌，混合，超声清结。（3）医学治疗，近年来超声治疗偏瘫、面神经麻痹，增生，血肿等。次声波次声波（亚声波）：频率10-4~20Hz.（1）次声波的特性：频率低，衰减小（2）次声波的产生：火山爆发，地震，陨石落地，大气湍流，雷暴，磁暴等自然活动（3）次声波的应用：研究地球，海洋，大气等大规模运动的有力工具生活中的特殊现象

列车靠近时，鸣笛声越来越尖锐；列车远离时，鸣笛声越来越低吟。是不是列车的扩音器的频率本身发生了变化？多普勒效应(Dopplereffect)1、现象(1842年发现)：当汽车向你驶来时，感觉音调变高；当汽车离你远去时，感觉音调变低。2、音调：由频率决定，频率越高音调越高，频率越低音调越低。

3、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。

单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波，故观察者接收到的频率等于波源的频率。1、波源和观察者没有相对运动时多普勒效应的成因2、观察者朝波源运动时

观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大。3、观察者远离波源运动时

观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减少。观察者不动，波源相对介质运动1）观察者朝波源运动2）观察者离波源运动1、波源不动，观察者相对波源运动多普勒效应中观测频率的计算2、观察者不动，波源相对观察者运动1）波源朝观察者运动2）波源离观察者运动1、当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小。2、在观察者运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的速度发生改变（波的波长不变）。3、在波源运动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于观测到的波的波长发生改变（波的速度不变）。多普勒效应电磁波总结机械振动与机械波简谐运动a简章震动的基本特征b简章运动的三个特征量c矢量图解法d简谐振动的能量简谐振动的合成同方向同频率同一直线上两个频率相近相互垂直同频率振动的分解阻尼振动·受迫振动·共振机械波的几个概念机械波的形成横波于纵波波长周期与频率波速波线波面波前平面简谐波平面简谐波的波函数波函数的物理含义波能量波的能量波的能流和能流密度波的叠加波的叠加原理波的干涉驻波惠更斯原理波的衍射声波超声波次声