机械波产生和传播.ppt

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1、第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播教学基本要求教学基本要求一一 掌握掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系；描述简谐波的各物理量及各量间的关系；二二 理解理解机械波产生的条件机械波产生的条件.掌握由已知质点的简掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法.理解理解波函数的物理意义波函数的物理意义.了解波的能量传播特征及能流、了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念能流密度概念.三三 了解了解惠更斯原理和波的叠加原理惠更斯原理和波的叠加原理.理解波的理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确

2、定相相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件；干波叠加后振幅加强和减弱的条件；四四 理解理解驻波及其形成，了解驻波和行波的区别；驻波及其形成，了解驻波和行波的区别；第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播波动是振动的传播过程，波动是振动的传播过程，振动是激发波动的波源。振动是激发波动的波源。机械波机械波电磁波电磁波波动：波动：机械振动在机械振动在弹性介质弹性介质中的传播中的传播.交变电磁场在空间的传播交变电磁场在空间的传播.两两类类波波的的不不同同之之处处v机械波的传播需有机械波的传播需有传播振动的介质传播振动的介质

3、;v电磁波的传播可电磁波的传播可不需介质不需介质.2能量传播能量传播2反射反射2折射折射2干涉干涉2衍射衍射两两类类波波的的共共同同特特征征如声波、如声波、水波等水波等。如光波、无线电波如光波、无线电波等等。第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播波源波源介质介质+弹性作用弹性作用机机械械波波一一 机械波的形成机械波的形成产生条件：产生条件：1）波源；）波源；2）弹性介质）弹性介质.波是运动状态的传播，介质的波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播质点并不随波传播.注意注意机械波：机械振动在弹性介质中的传播机械波：机械振动在弹性介质中的传播.第十

4、七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播横波：质点振动方向与波的传播方向相横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直垂直的波的波.（仅在（仅在固体固体中传播中传播）二二 横波与纵波横波与纵波 特征：具有交替出现的波峰和波谷特征：具有交替出现的波峰和波谷.第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播纵波：质点振动方向与波的传播方向互相纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行平行的波的波.（可在固体、液体和气体中传播）（可在固体、液体和气体中传播）特征：具有交替出现的密部和疏部特征：具有交替出现的密部和疏部.第十七章第

5、十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播在机械波中，在机械波中，横波横波只能在只能在固体固体中出现；中出现；纵波纵波可在可在气体、液体和固体气体、液体和固体中出现。空气中的声波是纵波。中出现。空气中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或液体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或横波。横波。振动可以在弹性介质中传播，是因为介质有弹性振动可以在弹性介质中传播，是因为介质有弹性的相互作用，相互作用的形式不同，形成的波也的相互作用，相互作用的形式不同，形成的波也不同不同一般来讲，如果介质有一般来讲，如果介质有切变弹性切变弹性，它就能传播，它就能传播

6、横横波波；如果介质有；如果介质有容变（体变）弹性容变（体变）弹性，它就能传播，它就能传播纵波。纵波。第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播2）波波动动是是振振动动状状态态的的传传播播或或是是位位相相的的传传播播，表表现为波形的向前推进。现为波形的向前推进。3）沿波的传播方向，各质元的位相依次落后。沿波的传播方向，各质元的位相依次落后。4）各各质质元元振振动动周周期期与与波波源源的的振振动动周周期期相相同同，与与介质无关。介质无关。波动过程的特征：波动过程的特征：波动过程的特征：波动过程的特征：1）各质元只在各自的平衡位置附近振动，本身并各质元只在

7、各自的平衡位置附近振动，本身并不随波前进。波的传播不是介质质元的传播。不随波前进。波的传播不是介质质元的传播。在波动过程中：在波动过程中：后开始振动的质元比先开始振动的质元在步调上后开始振动的质元比先开始振动的质元在步调上要落后一段时间，即有相位的落后。要落后一段时间，即有相位的落后。第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播三三 波长波长 波的周期和频率波的周期和频率 波速波速2 波长波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度波形的长

8、度.OyAA-第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播2 周期周期 ：波前进一个波长的距离所需要：波前进一个波长的距离所需要的时间的时间.2 频率频率 ：周期的倒数，即单位时间内波动：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目所传播的完整波的数目.2 波速波速 ：波动过程中，某一振动状态（即：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）.注意注意周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动!波速只决定于媒质的性质

9、！波速只决定于媒质的性质！波速只决定于媒质的性质！波速只决定于媒质的性质！第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播波速波速 与介质的性质有关，与介质的性质有关，为介质的密度为介质的密度.如声音的传播速度如声音的传播速度空气，常温空气，常温左右，左右，混凝土混凝土横横 波波固体固体纵纵 波波液、气体液、气体切变切变模量模量弹性弹性模量模量体积体积模量模量第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播电磁波的传播不需要介质，且只有横波一电磁波的传播不需要介质，且只有横波一种形式。种形式。真空中真空中第十七章第十七

10、章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播波波 前前波波 面面波波 线线波面或同相面波面或同相面 振动相位相同的点连成的面。振动相位相同的点连成的面。波前或波阵面波前或波阵面 最前面的波面。最前面的波面。平面波平面波（波（波面为面为平面的波）平面的波）球面波球面波（波（波面为面为球面的波）球面的波）波波线（波射线）线（波射线）波的传播方向。波的传播方向。四四 波线波线 波面波面 波前波前在各向同性媒质中，波线恒与波面垂直。在各向同性媒质中，波线恒与波面垂直。第十七章第十七章 机械波机械波17.1 17.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 例例1 在室温下，已知空气中的声速在室温下，已知空气中的声速 为为340 m/s，水中的声速水中的声速 为为1450 m/s ，求频率为求频率为200 Hz和和2000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？的声波在空气中和水中的波长各为多少？在水中的波长在水中的波长解解由由 ，频率为，频率为200 Hz和和2000 Hz 的声波在的声波在空气中的波长空气中的波长