医用物理学第三章-振动和波-课件

第三章

振动和波复习振动概念第四节波动的基本方程第五节波的能量和波的衰减第六节波的叠加和干涉

1ppt课件第三章振动和波复习振动概念1ppt课件1简谐振动第三章振动和波振幅A：质点的最大位移周期T：完成一次全振动所需的时间频率υ:单位时间内完成的振动次数或位移：相位：初相：复习角频率：A单位：弧度/秒(rad/s)(s)(HZ)(m)2ppt课件简谐振动第三章振动和波振幅A：质点的最大位移周期T：2精品资料精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”医用物理学第三章-振动和波--ppt课件4精品资料精品资料5你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”医用物理学第三章-振动和波--ppt课件6第四节波动的基本规律第三章振动和波机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程一、波的产生与描述机械波的产生条件：1.要有机械振动的物体作为波源。2.要有能够传播机械波的弹性介质。7ppt课件第四节波动的基本规律第三章振动和波机械波：机械振动在7波源介质+弹性作用机械波

波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.注意波动的特点各质点只在各自的平衡位置附近振动；各质点振动频率相同，只是初相不同；8ppt课件波源介质+弹性作用机械波波是运动状态的传播，介质的质点并不8横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.三横波与纵波

9ppt课件横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波.三横波与纵9

特征1：具有交替出现的波峰和波谷.

特征2：各质点振动方向与波的传播方向垂直。

如绳波为横波。传播方向振动方向10ppt课件特征1：具有交替出现的波峰和波谷.特征2：各质点10纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.（可在固体、液体和气体中传播）11ppt课件纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.（可在固体、液11

特征1：具有交替出现的密部和疏部.

特征2：各质点振动方向与波的传播方向平行。纵波是靠介质疏密部变化传播的，如声波，弹簧波为纵波。传播方向振动方向12ppt课件特征1：具有交替出现的密部和疏部.特征2：12第三章第四节波动的基本规律2、波面和波线波面：某一时刻振动相位相同的点连成的面球面波平面波波前波线波线：表示波传播方向的射线波线与波面相垂直波面13ppt课件第三章第四节波动的基本规律2、波面和波线波面：某一时13第三章第四节波动的基本规律二、波速、波长、波的周期和频率sx波长波长λ：同一波线上两个相位差为2π的点之间的距离周期T：一个完整的波通过波线上某点所需的时间频率υ：单位时间内通过波线上某点的完整波的数目波速u：单位时间内振动传播的距离波速uT=1/υ或υ=1/T波速由介质的性质（弹性模量和密度）决定由波源的振动决定14ppt课件第三章第四节波动的基本规律二、波速、波长、波的周期和14第三章第四节波动的基本规律三、平面简谐波的波动方程设o处质点振动初相为φ，角频率为ω

，振幅为A则o处质点振动方程为：在距原点o为x的任一点P，振动从o点传到P点所需时间为x/u波动方程：平面简谐波：波源作简谐振动（并带动各质点）沿一维方向传播15ppt课件第三章第四节波动的基本规律三、平面简谐波的波动方15第三章第四节波动的基本规律例题3-1一波源以s=0.04cos2.5πt(m)的形式作简谐振动，并以100m/s的速度在某种介质中传播。试求：①波动方程；②在波源起振后1.0s，距波源20m处质点的位置及速度。解：根据波动方程①∵A=0.04mω=2.5πrad/su=100m/sφ=0∴(m)②∵t=1.0sx=20m

∴(m)16ppt课件第三章第四节波动的基本规律例题3-1一波源以s=16第五节波的能量与波的衰减介质中各质元在各自平衡位置附近振动动能介质间相互作用产生弹性形变势能简谐波的能量一、波的能量17ppt课件第五节波的能量与波的衰减介质中各质元在各自平衡位置附17体积元的总能量为1）在波动传播的媒质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随作周期性变化.

2）任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量.波动是能量传递的一种方式

.18ppt课件体积元的总能量为1）在波动传播的媒质中，任一体积元的动能、18能量密度(energydensity)

单位体积介质中的波动能量——

能量密度w

：能量密度的平均值：——

平均能量密度19ppt课件能量密度(energydensity)单位体积介质中19二、能流和能流密度

在单位时间内通过介质中某一面积上的能量——能流(S)1、能流S面积上的平均能流：20ppt课件二、能流和能流密度在单位时间内通过介质中某一面积202、能流密度在单位时间内通过垂直于波的传播方向的单位面积上的平均能量——

能流密度（1）大小：21ppt课件2、能流密度在单位时间内通过垂直于波的传播方向的单位面积上的21（2）方向：（3）单位：（4）波的强度：

在给定均匀媒质（ρ、u

一定）中，从给定波源（ω一定）发出的波：22ppt课件（2）方向：（3）单位：（4）波的强度：在给定均匀媒质（ρ22第三章第五节波的能量与波的衰减三、波的衰减波的衰减：机械波在介质中传播时，强度（或振幅）随传播距离的增加而减弱（小）导致波衰减的主要原因：①扩散衰减由于波面扩大造成单位截面积通过的波的能量减少②散射衰减由于散射使沿原方向传播的波的强度减弱③介质对波的吸收由于介质的粘滞性（内摩擦）等原因，波的能量随传播距离的增加逐渐转化为其他形式的能量23ppt课件第三章第五节波的能量与波的衰减三、波的衰减波的衰减：23平面简谐波沿x

轴正向传播，经dx

一层介质后，强度衰减为-dI

：μ——吸收系数（由波的频率与介质性质决定）两边积分得：1、平面简谐波在各向同性的

介质中传播的衰减规律强度与振幅的关系:比尔－朗伯定律24ppt课件平面简谐波沿x轴正向传播，经dx一层介质后，强度衰减242、球面简谐波在各向同性的

介质中传播的衰减规律25ppt课件2、球面简谐波在各向同性的

介质中传播的衰减规律25ppt课25第六节波的叠加和干涉t+tΔuΔtΔutt+Δtt时刻波阵面t时刻波阵面一.惠更斯原理：介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前。t时刻波面

t+

t时刻波面

波的传播方向26ppt课件第六节波的叠加和干涉t+tΔuΔtΔutt+Δtt26二波的叠加原理

波传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰.

波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为各波单独在该点引起的振动的合成.27ppt课件二波的叠加原理波传播的独立性：两列波在某区域相遇27三.波的干涉波的干涉现象:两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象。干涉现象干涉条件：两列波的频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定。这两列波称为相干波,它们的波源称为相干波源。28ppt课件三.波的干涉波的干涉现象:两列波相遇时，使某些地方振动28干涉加强与减弱的条件*29ppt课件干涉加强与减弱的条件*29ppt课件29合振动的振幅为：P点同时参与两个同方向、同频率的谐振动，其合振动为:两个振动的相位差：合振动的初相为：