物理课件第16章.ppt

1、第16章机械波，16-1机械波的发生和传播，振动的传播称为波，简称波。波的形式如下：介质中机械振动的传播电磁波变化空间中传播物质波微观粒子表示的波动率各种波的物理性质不同，但具有干涉、衍射、反射、折射等几个茄子共同特征。在数学描写中相似。(约翰f肯尼迪，美国电视电视剧)，机械波的生成机械波是弹性介质中质量源振动的传递。生成条件：在波源、弹性介质、弹性介质中，当某个质点在外部作用下偏离平衡位置振动时，由于质点之间的弹性连接，周围的质点会沿着振动振动振动振动，振动会传播得很近，从而形成波。波只是振动状态，介质的每个质点只在各自的平衡位置附近振动，不随波前进。根据质量源振动方向和波的传播方向之间的关

2、系，波分为：横波质量源振动方向与波的传播方向垂直的波纵波质量源振动方向直观地描述了与波的传播方向平行的波的传播方向，每次引入波时，介质的振动相位与同一点相连的面波射线与波的传播方向相同，垂直于波表面的线分为波前形状，波又分为平面波、球面波。(阿尔伯特爱因斯坦，北美国电视电视剧，波名)点波源产生的波是球面，无限线波源产生的波是圆柱形波。2 .波的周期性波速，振动具有时间周期性，用周期T和频率来描述。因此，海浪也具有时间上的周期性，如果周期性的振动在空间中传播，就必须引起空间上的周期性。1)波动的时间周期：以周期T、频率或固定间隔恢复介质的每个质量源的振动状态。介质的每个质量完成一次总振动所需的时

3、间称为波的周期，单位时间的总振动次数称为波的频率。显然，波的周期和频率是传递的振动的周期和频率，即波源的周期和频率。2)波的空间周期性：波长沿波线的一定距离，介质中介质源的振动状态每分钟都相同。两个相邻同质元素之间的距离称为波的波长。时间周期性和空间周期性是密切的相关。振动状态在一段时间内传播的距离是波长。相反，波传递波长距离所需的时间是周期。3)波速U:单位时间，确定振动状态传播的内部距离称为波速。等频率的波在不同的介质中传播时，其波长不同。3 .波函数(3 .)数学定量地描述空间中的波传播，在任何位置，质量圆上的任何时间点，振动状态，即振动状态，用位向量R和时间T的函数，通常用=(r，T)

4、来写，称为波函数或波表达式。可以表示各种物理量，例如变位、电场强度等。16-2平面简单谐波，简单谐波：介质中简单谐波传递形成的波平面简单谐波：波曲面为平面的简单谐波，1。平面简单谐波的波函数波速沿u，正x轴传播。坐标原点处质量圆的振动表达式是研究所有物质p在x轴上从原点到x的振动。p点的振动从O点传递并传播所需的时间t=x/u。传递振动时，p点重复o点的振动。在t瞬间，P点的振动状态是O点在t时间的状态。因此，P点的振动表达式为，平面谐波的波函数，关系u=/2，常识为，或，2。波函数语义1)给定x=x0，即虚线的任何决定点的考察，给定X，牙齿点的振动和原点的振动的差值为kx0。2)如果你看给定

5、的t=t0，也就是在给定时间内波线的所有元素，它表示该时间点每个质量的变位分布波形曲线。坐标为x1和x2的优质圆的差值为=k(x2x1)。3)x，t都变了，波函数表示波形的传播。波的传播是等相面的推进。等相面方程，对T的推导可以得到继承。如果波沿X轴负向传播，波函数，3。波中各元素的运动速度和加速度，3。波动方程波函数满意方程，三维波动方程，例有沿轴线正向传播的简单横波。T=0时，原点o处的粒子通过平衡位置向上移动。试试牙齿甘帕的表达式。更常见的形式，解析：波的表达式为A=0.03 m，u=100 ms-1，=1/50 m，x=0的点，t=0，则随着振动的近距和远距传播，能量也沿虚线传递。因此

6、，描述波的能量必须有两个茄子物理量。一个描述空间中的能量分布，一个描述能量的传输。1.以波的能量密度(例如在直杆上传播的平面间隙纵波)为例，导出波的能量密度表达式。密度设置的细木棍沿x轴放置。牙齿条更改平面简单谐波纵向传播，位于x的质量m=V的动能，势能，其中y体圆的长度。F=k根据炸弹y的k杨氏模量。如果体圆的原始长度为x，长度更改为y，则威胁为y/x。根据杨氏模量定义，身体元素的弹性，因此，如你所见，身体元素V的波动动能和势能是一样的。单位体积内波的总能量波的能量密度，时间平均值，2。波的能量流密度单位时间内通过垂直于波线的单位面积的能量称为能量流密度，时间平均值也称为波的强度。特定面积S

7、波的平均功率，介质中体积V内波的能量，3 .波的吸收只有当波在理想介质(不吸收波的能量的介质)中传播时，波的振幅才保持不变。一般来说，介质总是吸收波的部分能量，因此波的振幅逐渐减小。这称为波的吸收。通过厚度为dx的介质层，振幅的减小dA在这里与振幅A成正比。也就是说，可以积分，吸收系数不仅与介质相关，而且与波的频率相关。波的强度减弱规律是16-4声波频率在20-20000hz之间的纵波能引起人的听觉。牙齿频率范围内的振动称为音响振动，由此产生的纵波称为声波。20 Hz以下是超声波，20000Hz以上是超声波。1.声压，声压P=PP0:声波在介质中传播时的压力和无声波传播时的静压压力之间的差异。

8、声压振幅与变位振幅成正比，可以证明声压波比位移波相位为后/2。2.声强强强级声强I:声波的平均能量流密度，引起听觉的声波不仅在频率上有一定范围，在强度上也有一定要求。对每个频率，声强有上下两个极限，低于下限也不能引起听觉。牙齿最小的声音叫原子价。高于上限线只能引起痛觉，不能引起听觉。据说最大声的翻译。使用1000 Hz声波的气味阈值作为测量声音的标准(I0=10-12 Wm-2)。人耳朵感受到的声音的音量与声腔的对数成正比，用声腔级L来表示。60 dB是正常音量，80 dB以上响耳听，120 dB达到疼痛阈值。3 .超声波超声波：频率高于20000 Hz (2104 5108 Hz)的机械波。

9、超声波频率高，声压幅度很大，可以达到数千个大气压。超声波的波长很短，半波长约为1毫米。在半波长距离内，声压的变化是从0到振幅值，即数千个大气压的压力变化。因此高频超声的作用很大。次声：频率低于20 Hz (104 20 Hz)的机械波。超声波的波长很长，只有遇到非常大的障碍物或介质分面时，才会产生明显的衍射、发射和折射。介质对二次声波的吸收很小，所以二次声波可以传播很远。，16-5惠更斯原理波的衍射，反射，折射1，2。波的衍射、反射、折射应用惠更斯原理，用几何方法对波的衍射和诱导波的反射、折射规律进行定性解释。衍射：无线电波在传播过程中遇到障碍物时，传播方向绕过障碍物偏转。反射、折射：波从一种

10、介质传送到另一种介质时，在界面上发生反射和折射。以A为中心，以u1t为半径从介质1创建球体1，以u2t为半径从介质2创建球体2。球面1中通过c点的切线CD是反射波的波前。球体2通过c点的切线CE是折射波的波前。您可以取得ABC ADC，I=I反射规则和AD=u1t=ACsini，AE=u2t=ACsinr。除以两个式子，AB是入射波的波前，波到达A点的时间为零，波到达C点的时间为T。(约翰f肯尼迪，美国电视电视剧，成功)在T瞬间，A发送的子波从介质1传播到u1t，从介质2传播到u2t。折射定律，半波损失：波从波水介质垂直发射到波美介质时，反射波在界面上与入射波的振动相反。也就是说，反射波发生相

11、位突变，这称为半波损失。16-6波的叠加原理波的干扰，1 .波的叠加原理多个热波在一种介质中同时传播时，每个热波保持其特性(频率、波长、振幅、振动方向)，就像没有其他波存在一样。在相遇区域内，所有元素的振动是各波单独引起的振动的合成。2 .波的干涉讨论了两列相同频率、相同振动方向、差异恒定波相遇区域内各元素的振动。分别设定两个波源S1和S2的振动表达式，并调查介质中某质量源P的振动。(约翰f肯尼迪，美国电视电视剧，介质)S1和S2在P点的振动，振幅，其中两个热浪在P点的差值，Amax=A1 A2(如果是2N)，干扰加强=(2n 1(n=0，1，2，)可以看到，在牙齿两次热浪相遇的区域，部分地区

12、的振幅总是加强，部分地区的振幅总是减弱，强度空间分布稳定。这称为波的干涉。如果两个一致波源的初始阶段相同，则称为波路径差。在牙齿情况下，干涉加强和干涉减少条件可以表示为、3。驻波讨论干涉的特殊情况。两个振幅相等的一致波在同一条线上向相反的方向传播。合成波，常识不是行波表达式。会被视为振幅。也就是说，善意的每个点都是相同频率的简单共振式。大卫亚设，北美国电视剧，振幅1)每个点的振幅因位置而异，是位置的馀弦函数。如果X=k/2 (k=0，1，2，)，则cos(2 x/)=1，这些点的振幅最大，称为波网。X=(2k 1)/4时cos(2 x/)=0，牙齿点保持不动，称为波节。两个相邻波或两个波节之间

13、的距离为/2，相邻波网和波节之间的距离为/4。2)每个点的拓扑取决于cos(2x/)的正负。可以看到两个相邻波节之间的点是相同的。波节两边的点徐璐相反。如上所述，合成波在每个瞬间都有一定的波形，但是这些波形的空间位置不是沿x轴移动，而是通过标志固定波段。但是，每个点位移的大小和方向会随持续时间而变化。因此，合成波没有振动状态或相位的传播，没有能量的传播，这称为驻波。驻波实际上是分段振动。4 .弦的驻波1)弦的两端固定在固定的张力弦上，引起横向振动，经过两端，反射后形成两个逆行波。如果波的波长符合一定的条件，它们就会重叠形成驻波。弦的两端是固定的，所以牙齿两端必须断裂。因此，弦长必须是半波长的整

14、数倍数。也就是说，横波在弦上的传播速度、固有频率、2)弦的一端固定，另一端自由固定。16-7多普勒效应1。当多普勒效应波源、观测者或两者相对于介质移动时，观测者接受的频率可能与波源的频率不同。这称为多普勒效应()。建立观察者接收的频率R和波源的频率S之间的关系。波源的频率S:单位时间内波源振荡的次数或发射的总波数。允许频率R:观测者在单位时间内接收的振动数或总波数。波的频率：介质元素在单位时间内振动的次数，或在单位时间内通过介质一点的波的总数。波长：介质中两个相邻的相同相位波曲面之间的距离。频率和波长之间有波速牙齿连接。波速V与参考系相关，因此在徐璐不同参考帧感受到的波的频率不同。讨论观察者接

15、受的频率R时，使用观察者作为参考帧，其中V是波对观察者的速度。为了简单起见，假设波源，观察者的运动在同一条线上。波源的每个介质的运动速度以uS表示，观测者相对于介质的运动速度为uR，波在介质中传播的速度为U，取决于介质的特性，与波源、观测者的运动无关。V取决于观察者对媒体的移动。波长与波源对介质的运动有关。，更常见的情况是，波源不在观察者运动的同一条线上。也就是说，波源和观察者的连接方向不是。在牙齿情况下，上述各种uR、uS是波源，观察者的速度是连接方向的分量。这表明，机械波没有纵向多普勒效应，横向多普勒效应。(阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧，机械波，机械波)，2 .电磁波多普勒效应电磁波光，多普勒效应。与机械波不同，电磁波传播不需要介质，因此接收器接收的频率仅取决于源和接收器的相对速度。电磁波光速传播必须使用相对论理论。光源、接收器在同一条线上移动时，观察者接收的频率如下：其中V可以证明光源和接收器的相对速度，徐璐越来越近。光源和接收器徐璐远离时，接收的频率变小，波长变长，称为“红移”。相反，紫色的移动。3 .冲击波震源运动速度超过波速时，前面讨论的公式没有意义。此时，波源位于波面之前，波面的波积是称为马赫圆锥体的