大学物理20波动学课件

动能势能总机械能结论

(1)动能和势能在任何时刻位相(2)动能和势能在任何时刻量值内容回顾一、波的能量1.波的能量表达式

(3)媒质中某质元在动能和势能具有最大量值3/23/202312.波的能量密度3.能流

单位时间通过媒质中某一面积的能量

4.能流密度通过垂直于波的传播方向的单位面积的平均能流(波的强度)单位体积内波的能量

二、惠更斯原理

媒质中任一波阵面上的各点，都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的公切面就是新的波阵面。在均匀各向同性媒质中,平面波的强度不变,球面波的强度与半径的平方成反比(介质无吸收)5.平面波和球面波的振幅3/23/20232三、波的干涉1.波传播的独立性几列波在传播过程中,在某一区域相遇后再分开,各播的传播情况与相遇前一样,仍保持各自的原有特性（即保持原来的波长、频率、振幅和振动方向）,继续沿原来的方向传播2.波的叠加原理在几列波相遇的区域内,任一点的振动,为每个分振动单独存在时在该点产生的振动的合成两列相干波在某一区域相遇时，使某些地方的振动始终加强，使另一些地方的振动始终减弱，结果使波的强度形成稳定分布振动方向相同位相相同或位相差恒定频率相同相干条件干涉现象3.干涉现象3/23/20233解：如图：（干涉加强）例5.两相干波源，振幅A相同且不随距离变化，已知：求：间因干涉而加强点的位置？3/23/202355.3驻波和多普勒效应一、驻波1.驻波的形成两列振幅相同的相干波,在同一直线上沿相反方向传播时,叠加后形成的波。3/23/202363/23/202372.驻波方程两列波叠加后,波线上各质元作振幅不同的简谐振动坐标原点取在两波都出现波峰所对应的位置当x一定时，表示x处质元作简谐振动表示x处质元作简谐振动的振幅迭加后的波不随时间行进-驻波3/23/202393.驻波方程的讨论(1)振幅分布①波节位置:振幅为零②波腹位置:振幅有最大值③相邻波节(波腹)间距:3/23/202310(2)位相分布即:

两个波节之间的各个质点振动位相同一段内的各质点沿相同的方向同时到达各自的振动位移最大值，又沿相同方向同时到达平衡位置驻波不是振动状态的传播??相同;波节两侧各个质点的振动位相相反。3/23/202311(1)实验装置4.驻波实验入射波反射波(2)半波损失①B点固定,B点为波节②反射波与入射波在B点的振动位相相反③位相改变π相当于波程差改变半个波长入射波在反射时,发生反相的现象△△△⊙BA这种现象叫半波损失3/23/202313有无半波损失?半波损失对任何波在反射时都适用产生半波损失的条件：值大为波密媒质值小为波疏媒质光波机械波值大为波密媒质值小为波疏媒质①在两种媒质分界面处反射②从波疏媒质传入波密媒质波疏媒质波密媒质媒质疏密有半波损失位相改变3/23/202314求驻波方程的基本步骤(1)建坐标,入射波和反射波方程共用一个坐标系和时间起点(2)写出入射波的波动方程①写出入射波波线上任一点振动方程②根据入射波的传播方向写出入射波的波动方程(3)写出反射波的波动方程①根据入射波的波动方程写出入射波在反射点的振动方程②根据有无半波损失,写出反射波在反射点的振动方程③根据反射点的振动方程,写出反射波的波动方程(4)反射波与入射波的叠加便得到驻波方程3/23/202315（2）反射波的波动方程.o.x1p.x2.xxy3/23/202317(3)驻波方程(4)波节:波腹:3/23/202318

多普勒效应是为纪念ChristianDoppler而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。但是由于缺少试验设备，多普勒但是没有用试验验证、几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，以验证该效应。

二、多普勒效应3/23/202319Ps波源S和观察者P相对媒质静止时单位时间P接收到个完整的波形当波源S（观察者P，或两者）相对于媒质运动时3/23/202321sP单位时间内P可接受到的完整波形数目为

靠近：远离：

1.波源S静止，观察者P以Vp的速度运动

观察者P感觉到波的传播速度

3/23/202322vsvsTs靠近：远离：

在P的参照系中波速没变，波长变了。2.观察者P静止，波源S以

vs的速度运动PuSuT··3/23/202323多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括光波、电磁波。科学家哈勃EdwinHubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低,即移向光谱的红端，称为红移，天体距离越远红移越大，这说明这些天体在远离银河系。反之，如果天体正移向银河系,则光线会发生蓝移。

哈勃利用加利弗尼亚威尔逊山上的望远镜对24个几亿光年范围内的星系进行了统计研究，得出星系的视向退行速度（v）与星系和我们的距离(d)之间的关系.3/23/202325例2、车上一警笛发射频率为1500Hz的声波,该车以20m/s的速度向某方向运动，某人以5m/s的速度跟踪起后，已知空气声速为330m/s。求该人听到的警笛发声频率以及在警笛后方空气中声波的波长。解：由已知条件得人听到的频率为：

返回3/23/2023264.半波损失波疏媒质小大波密媒质大小有半波损失无半波损失5.求驻波方程的基