机械波及波的形式波长 波线及波面 波速精.ppt

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1、机械波及波的形式波长 波线及波面 波速1第1页，本讲稿共21页一 机械波的形成 能传播机械振动的媒质能传播机械振动的媒质（空气、水、钢铁等）（空气、水、钢铁等）2 介质介质作机械振动的物体作机械振动的物体（声带、乐器等）（声带、乐器等）1 波源波源 波是运动状态的传播波是运动状态的传播，介质介质的质点并不随波传播的质点并不随波传播.注意2第2页，本讲稿共21页二 横波与纵波1 横波3第3页，本讲稿共21页特点：波传播方向上各点的振动方向与波传播方向垂直2 纵波纵波（又称疏密波）（又称疏密波）例如：弹簧波、例如：弹簧波、声波声波4第4页，本讲稿共21页 纵波 特点：质点的振动方向与波传播方向一致

2、特点：质点的振动方向与波传播方向一致5第5页，本讲稿共21页3 复杂波 （本章研究对象）（本章研究对象）特点：波源及介质中各点均作简谐振动特点：波源及介质中各点均作简谐振动特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成例如：地震波例如：地震波 简谐波简谐波6第6页，本讲稿共21页三 波长 波的周期和频率 波速OyA A -波传播方向上相邻两振动状态完全相同的波传播方向上相邻两振动状态完全相同的质点间的距离质点间的距离（一完整波的长度一完整波的长度）.1 波长7第7页，本讲稿共21页横波：横波：相邻相邻 波峰波峰波峰波峰 波谷波谷 波谷波谷 纵波：纵波：相邻相邻 波疏波

3、疏波疏波疏 波密波密波密波密8第8页，本讲稿共21页2 周期 T 波传过一波长所需的时间波传过一波长所需的时间，或一完整波通或一完整波通过波线上某点所需的时间过波线上某点所需的时间.3 频率 单位时间内波向前传播的完整波的数目.（1 内向前传播了几个波长）9第9页，本讲稿共21页决定于介质的性质（弹性模量和密度）决定于介质的性质（弹性模量和密度）波在介质中传播的速度波在介质中传播的速度 4 波速 钢铁中 水 中例如，声波在空气中10第10页，本讲稿共21页四个物理量的联系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波速只决定于介质的性质波速只决定于介质的性质11第11页，本讲稿

4、共21页 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 ms-1，水中的声速，水中的声速 为为1 450 ms-1，求，求频率为频率为200 Hz和和2 000 Hz 的声波在空气中的声波在空气中和水中的波长各为多少？和水中的波长各为多少？解 由 ，频率为200 Hz和2 000 空气中的波长Hz 的声波在12第12页，本讲稿共21页在水中的波长在水中的波长13第13页，本讲稿共21页 （1）若视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为 ，与温度 的关系为 .式中 为气体的摩尔热容之比，为密度，为摩尔气体常数，为摩尔质量.例2 假如声波在空气中的传播过程可看作绝热过

5、程.（2）求求 和和 时，空气中的声速时，空气中的声速.（空气的（空气的 ，）14第14页，本讲稿共21页解（1）气体中纵波波速为 式中体积模量 被定义为压强增量 与体积应变（）的比，即负号表示压强增大(减小)时体积缩小(增大)已知:绝热过程，证 ，求求 ，时的声速时的声速15第15页，本讲稿共21页又由理想气体绝热方程 常量取微分，得16第16页，本讲稿共21页 时空气中声速时空气中声速 时声速时声速（2）17第17页，本讲稿共21页四 波线 波面 波前振动相位相同的点组成的面称为波阵面振动相位相同的点组成的面称为波阵面1 波线波线2 波阵面波阵面波的传播方向波的传播方向任一时刻波源最初振动

6、状态在各方向上传任一时刻波源最初振动状态在各方向上传到的点的轨迹到的点的轨迹.波前是最前面的波阵面波前是最前面的波阵面18第18页，本讲稿共21页性质（3）各向同性介质中，波线垂直于波阵面各向同性介质中，波线垂直于波阵面.（2）波阵面的推进即为波的传播波阵面的推进即为波的传播.（1）同一波阵面上各点振动状态相同同一波阵面上各点振动状态相同.19第19页，本讲稿共21页分类（1）平面波 （2）球面波球面波20第20页，本讲稿共21页10-0 教学基本要求10-2 平面简谐波的波函数 10-1 机械波的几个概念10-3 波的能量 能流密度10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉本章目录选择进入下一节：10-5 驻波21第21页，本讲稿共21页