第十四章波动优秀PPT.ppt

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1、机械波的基本概念机械波的基本概念第一页，本课件共有87页 波动波动 振动振动在空间的在空间的传播传播过程过程.机械波机械波电磁波电磁波经典波经典波机械振动在机械振动在弹性弹性介质中的传播介质中的传播.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机械波的传播需有传机械波的传播需有传播振动的播振动的弹性弹性介质介质;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叠加性叠加性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 波动是自然界常见的、重要的物质运动形式波动是自然界常见的、重要的物质运动形式第二页，本课件共有8

2、7页波的应用波的应用音响技术：音乐的空间感、环绕感，音乐厅设计音响技术：音乐的空间感、环绕感，音乐厅设计.声纳技术声纳技术:水中目标的探测、跟踪、通讯、导航等水中目标的探测、跟踪、通讯、导航等.超声技术超声技术:超声诊断、无创治疗超声诊断、无创治疗.通信技术通信技术:卫星通信、光纤通信、网络世界卫星通信、光纤通信、网络世界.第三页，本课件共有87页机械波的形成机械波的形成波是振动运动状态的传播，介质的波是振动运动状态的传播，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波:机械机械振动振动在在弹性介质弹性介质中的传播中的传播.（相位的传（相位的传播）播）产生条件：产生条件：1 1）

3、波源；波源；2 2）弹性介质弹性介质.第四页，本课件共有87页横波：具有交替出现的波峰和波谷横波：具有交替出现的波峰和波谷第五页，本课件共有87页纵波：具有交替出现的密部和疏部纵波：具有交替出现的密部和疏部第六页，本课件共有87页OyAA-波长波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离的振动质点之间的距离,即一个完整波形的长度即一个完整波形的长度.波形图波形图 ：y y 表示各质点相对其平衡位置表示各质点相对其平衡位置 x x 的的位移位移.（横波和纵波均可用横波和纵波均可用）第七页，本课件共有87页波速波速 与介质的性质有关，与介

4、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八页，本课件共有87页*球球 面面 波波平平 面面 波波波前波前波面波面波线波线第九页，本课件共有87页例例 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

5、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第十页，本课件共有87页平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数第十一页，本课件共有87页各质点相对平衡各质点相对平衡位置的位置的位移位移波线上各质点波线上各质点平衡平衡位置位置简谐波的波函数平面简谐波的波函数平面 介质中任一质点（坐标为介质中任一质点（坐标为 x）相对其平衡位置的）相对其平衡位置的位移（坐标为位移（坐标为 y）随时间的变化关系，即）随时间的变化关系，即 称称为波函数为波函数.第十二页，本课件共有87页简谐波简谐波 1 1简谐波简谐波 2 2合成合成复杂波复杂波各种不同的简谐波各种不同的简谐波复杂波

6、复杂波合成合成分解分解第十三页，本课件共有87页点点O O 的振动状态的振动状态点点 P Pt 时刻点时刻点 P P 的运动的运动t-x/u时刻点时刻点O O 的运动的运动令原点令原点O O 的初相为的初相为零，其振动方程零，其振动方程 点点P 振动方程振动方程时间推时间推迟方法迟方法第十四页，本课件共有87页点点 P 比点比点 O 落后落后的相位的相位点点 P 振动方程振动方程点点 O 振动方程振动方程 P*O相位落后法相位落后法第十五页，本课件共有87页 沿沿 轴轴负负向向 点点 O 振动方程振动方程 波波函函数数 沿沿 轴轴正正向向 O 如果原点的初如果原点的初相位相位不不为零为零第十六

7、页，本课件共有87页 平面简谐波波函数的几种形式平面简谐波波函数的几种形式角波数角波数第十七页，本课件共有87页质点的振动速度，加速度质点的振动速度，加速度第十八页，本课件共有87页 1 1）给出下列波函数所表示的波的给出下列波函数所表示的波的传播方向传播方向和和 点的初相位点的初相位.2 2）平面简谐波的波函数为平面简谐波的波函数为 式中式中 为正常数，求波长、波速、波传播方为正常数，求波长、波速、波传播方向上相距为向上相距为 的两点间的相位差的两点间的相位差.讨讨 论论向向x x 轴轴正正向传播向传播向向x x 轴轴负负向传播向传播第十九页，本课件共有87页波函数的物理意义波函数的物理意义

8、 1 当当 x 固定时，固定时，波函数表示该点的波函数表示该点的简谐运动方程简谐运动方程，并给出该点与点并给出该点与点 O 振动的相位差振动的相位差.（波具有时间的周期性）（波具有时间的周期性）第二十页，本课件共有87页波线上各点的简谐运动图波线上各点的简谐运动图第二十一页，本课件共有87页 2 当当 一定时，波函数表示该时刻波线上各点一定时，波函数表示该时刻波线上各点相对其平衡位置的位移，即此刻的相对其平衡位置的位移，即此刻的波形波形.（波具有空间的周期性）（波具有空间的周期性）波程差波程差第二十二页，本课件共有87页 3 若若 均变化，波函数表示波形沿传播方均变化，波函数表示波形沿传播方向

9、的运动情况（向的运动情况（行波行波）.O O时刻时刻时刻时刻 第二十三页，本课件共有87页 讨论讨论：如图简谐波：如图简谐波以余弦函数表示，以余弦函数表示，求求 O、a、b、c 各点振动各点振动初相初相位位.Oabct=T/4t=0OOOO第二十四页，本课件共有87页 1）波函数波函数 例例1 一平面简谐波沿一平面简谐波沿 O x 轴正方向传播，轴正方向传播，已知振已知振幅幅 ，.在在 时坐标时坐标原点处的质点位于平衡位置沿原点处的质点位于平衡位置沿 O y 轴正方向运动轴正方向运动.求求 解解 写出波函数的标准式写出波函数的标准式O第二十五页，本课件共有87页o2.01.0-1.0 时刻波形

10、图时刻波形图1.03.02）求求 波形图波形图.波形方程波形方程*第二十六页，本课件共有87页3）处质点的振动规律并作图处质点的振动规律并作图.处质点的振动方程处质点的振动方程01.0-1.02.0O1234*1234处质点的振动曲线处质点的振动曲线1.0第二十七页，本课件共有87页1）以以 A 为坐标原点，写出波函数为坐标原点，写出波函数ABCD5m9m8m 例例2 一平面简谐波以速度一平面简谐波以速度 沿直线传播沿直线传播,波线上点波线上点 A 的简谐运动方程的简谐运动方程 .第二十八页，本课件共有87页2）以以 B 为坐标原点，写出波函数为坐标原点，写出波函数ABCD5m9m8m第二十九

11、页，本课件共有87页3）写出传播方向上点写出传播方向上点C、点点D 的简谐运动方程的简谐运动方程ABCD5m9m8m点点 C 的相位比点的相位比点 A 超前超前点点 D 的相位落后于点的相位落后于点 A 第三十页，本课件共有87页4）分别求出分别求出 BC，CD 两点间的相位差两点间的相位差ABCD5m9m8m第三十一页，本课件共有87页P 例例 一平面简谐波在一平面简谐波在 时刻的波形图如图，时刻的波形图如图，设频率设频率 ，且此时，且此时 P 点的运动方向向点的运动方向向下下，求求 1）该波的波函数）该波的波函数;解：解：波向波向 轴轴负负向传播向传播O第三十二页，本课件共有87页 2）求

12、求在距原点在距原点 O 为为100m处质点的振动方程与处质点的振动方程与振动速度表达式振动速度表达式.P第三十三页，本课件共有87页波的能量 声强级第三十四页，本课件共有87页 波动能量的传播波动能量的传播 当机械波在媒质中传播时，媒质中各质点均当机械波在媒质中传播时，媒质中各质点均在其平衡位置附近振动，因而具有在其平衡位置附近振动，因而具有振动动能振动动能.同时，介质发生弹性形变，因而具有同时，介质发生弹性形变，因而具有弹性势能弹性势能.Oy第三十五页，本课件共有87页取长度为取长度为 的体积元的体积元2 体积元在平衡位置（体积元在平衡位置（a）时，动能、势能和总机）时，动能、势能和总机械能

13、均最大械能均最大.2 体积元在位移最大处（体积元在位移最大处（b）时，三者均为零）时，三者均为零.2 波动是能量传递的一种方式波动是能量传递的一种方式.Oy第三十六页，本课件共有87页波的能流和能流密度波的能流和能流密度 能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量.平均能流：平均能流：能流密度能流密度(波的强度波的强度)I:通过垂直于波传播方向的单位通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流面积的平均能流.udtS第三十七页，本课件共有87页 在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波在弹性介质中传播的机械纵波，一般统称为声波.可闻可闻声波声波 20 20000

14、 Hz次次声波声波低于低于20 Hz 超超声波声波高于高于20000 Hz 声强：声强：声波的能流声波的能流密度密度.声强级声强级 超声波和次声波超声波和次声波第三十八页，本课件共有87页 贝尔（贝尔（B）声强：声强：声波的能流密度声波的能流密度.分贝（分贝（dB）能够引起人们听觉的声强范围：能够引起人们听觉的声强范围：声强级：声强级：人们规定声强人们规定声强 （即相当于（即相当于频率为频率为 1000 Hz 的声波能引起听觉的最弱的声强）为测定的声波能引起听觉的最弱的声强）为测定声强的标准声强的标准.如某声波的声强为如某声波的声强为 I，则比值则比值 的对数，的对数，叫做相应于叫做相应于 I

15、 的声强级的声强级 LI.第三十九页，本课件共有87页声源声源声强声强W/m2声强级声强级dB响度响度引起痛觉的声音引起痛觉的声音1120摇滚音乐会摇滚音乐会10-1110震耳震耳交通繁忙的街道交通繁忙的街道10-570响响通常的谈话通常的谈话10-660正常正常耳语耳语10-1020轻轻树叶的沙沙声树叶的沙沙声10-1110极轻极轻引起听觉的最弱声音引起听觉的最弱声音10-120几种声音近似的声强、声强级和响度几种声音近似的声强、声强级和响度第四十页，本课件共有87页 超声波在科学研究和生产上的应用超声波在科学研究和生产上的应用 声纳探测器声纳探测器:船只上的发船只上的发射器先向海底发射超声

16、波，然射器先向海底发射超声波，然后通过仪器接收和分析反射回后通过仪器接收和分析反射回来的讯息，从而得到整个海床来的讯息，从而得到整个海床的面貌的面貌.超声波频率高（超声波频率高（可达可达 ）、）、能量大、穿透本能量大、穿透本领大，可用于测量海洋深度，海底地形，探测沉船和鱼领大，可用于测量海洋深度，海底地形，探测沉船和鱼群；工业探伤群；工业探伤;医学上用超声波显示人体内部病变部分医学上用超声波显示人体内部病变部分图象等图象等.1.在检测中的应用在检测中的应用第四十一页，本课件共有87页 B B超超:因为不同身体构造反射是不同的，所以因为不同身体构造反射是不同的，所以高频率声音高频率声音(超声波超

17、声波 ）可用来作医学成像）可用来作医学成像.越短越短的波长，得到的解像度就越高的波长，得到的解像度就越高.第四十二页，本课件共有87页2.在加工处理和医学治疗中的应用在加工处理和医学治疗中的应用 超声波超声波在液体中会引起在液体中会引起空化作用空化作用,它可用于捣碎药它可用于捣碎药物制成各种药剂物制成各种药剂,食品工业上用于制作调味剂食品工业上用于制作调味剂,建筑业建筑业上用于制作水泥乳烛液上用于制作水泥乳烛液.超声波超声波可以用来弄碎肾石可以用来弄碎肾石,消毒食物，因为高速的消毒食物，因为高速的振动会令细菌难以抵抗振动会令细菌难以抵抗.超声波亦可以用来清除眼镜超声波亦可以用来清除眼镜或饰物的

18、污垢或饰物的污垢.多普勒超声波扫描术多普勒超声波扫描术:利用多普勒效应利用多普勒效应,反射超声波反射超声波物体的运动会改变回声的频率物体的运动会改变回声的频率,可测量血流速度可测量血流速度.第四十三页，本课件共有87页3.超声电子学超声电子学 利用超声元件代替电子元件制作在利用超声元件代替电子元件制作在 内内的延迟线的延迟线,振荡器振荡器,谐振器谐振器,带通滤波器等仪器带通滤波器等仪器,可广可广泛用于电视、通讯、雷达等方面泛用于电视、通讯、雷达等方面.次声次声（）：在火山爆发、地震、陨）：在火山爆发、地震、陨石落地、大气湍流、雷暴、磁暴等自然活动中都会有石落地、大气湍流、雷暴、磁暴等自然活动中

19、都会有次声产生，次声是研究地球、大气、海洋运动的有力次声产生，次声是研究地球、大气、海洋运动的有力工具工具.次声波武器次声波武器:用振荡频率与人体大脑节律或人体用振荡频率与人体大脑节律或人体内脏器官固有频率相近的次声波内脏器官固有频率相近的次声波,使人神经错乱或破使人神经错乱或破坏内脏至死亡坏内脏至死亡.这是目前威力最大的声波武器这是目前威力最大的声波武器.第四十四页，本课件共有87页惠更斯原理第四十五页，本课件共有87页球球 面面 波波平平 面面 波波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波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的波源，而

20、在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前新的波前.这就是惠更斯原理这就是惠更斯原理.惠更斯原理惠更斯原理O第四十六页，本课件共有87页 波波的的衍衍射射 水水波波通通过过狭狭缝缝后后的的衍衍射射 波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播缘，在障碍物的阴影区内继续传播.波的衍射波的衍射第四十七页，本课件共有87页2 几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率率、波长、振幅、振动方向等）不变波长、振幅、振动方向等）不变,并按照原来的方向继续前进并按照原来的方向继续前

21、进,好象没有遇到过其他波一样好象没有遇到过其他波一样.（独立性独立性）2 在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和点所引起的振动位移的矢量和.（叠加性叠加性）波的叠加原理波的叠加原理 第四十八页，本课件共有87页 频率相同、频率相同、振动方向平行、相振动方向平行、相位相同或相位差恒位相同或相位差恒定的两列波相遇时，定的两列波相遇时，使某些地方振动始使某些地方振动始终加强，而使另一终加强，而使另一些地方振动始终减些地方振动始终减弱的现象，称为弱的现象，称为波波的干涉现象的干涉现象.波的干涉波的干涉第四十九页，本课件

22、共有87页水水 波波 的的 干干 涉涉 现现 象象第五十页，本课件共有87页*波源振动波源振动点点P 的两个分振动的两个分振动1）频率相同；频率相同；2）振动方向平行；振动方向平行；3）相位相同或相位差恒定相位相同或相位差恒定.波的相干条件波的相干条件 第五十一页，本课件共有87页*点点P 的两个分振动的两个分振动常量常量第五十二页，本课件共有87页讨讨 论论1)合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布随位置而变，但是稳定的随位置而变，但是稳定的.其他其他振动始终振动始终加强加强振动始终振动始终减弱减弱2)第五十三页，本课件共有87页波程差波程差若若 则

23、则振动始终振动始终减弱减弱振动始终振动始终加强加强其他其他3)讨讨 论论第五十四页，本课件共有87页 例例 如图所示，如图所示，A、B 两点为同一介质中两相干波源两点为同一介质中两相干波源.其其振幅皆为振幅皆为5cm，频率皆为，频率皆为100Hz，但当点，但当点 A 为波峰时，点为波峰时，点B 恰为波谷恰为波谷.设波速为设波速为10m/s，试写出由，试写出由A、B发出的两列波发出的两列波传到点传到点P 时干涉的结果时干涉的结果.解解15m20mABP 设设 A 的相位较的相位较 B 超超前，则前，则 .点点P 合振幅合振幅第五十五页，本课件共有87页 例例 两相干波源位于同一介质中的两相干波源

24、位于同一介质中的 A、B 两点，其两点，其振幅相同，频率皆为振幅相同，频率皆为 100 Hz，B 比比 A 的相位超前的相位超前 ，若若 A、B 相距相距 30.0 m,波速为波速为 400 m/s,试求试求 AB 连线连线上因干涉而静止的点的位置上因干涉而静止的点的位置.*AB解解:1）A 点左侧点左侧全部加强全部加强2）B 点右侧点右侧全部加强全部加强3）A、B 两点间两点间第五十六页，本课件共有87页驻波第五十七页，本课件共有87页 驻波的产生驻波的产生 振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在同振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿一直线上沿相反相反方向传播时叠加而形

25、成的一种特殊的干涉方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象现象.第五十八页，本课件共有87页实际观察到的弦上的驻波实际观察到的弦上的驻波第五十九页，本课件共有87页驻驻 波波 的的 形形 成成第六十页，本课件共有87页驻波的振幅与驻波的振幅与位置有关位置有关驻波方程驻波方程正向正向负向负向各质点都在作同各质点都在作同频率的简谐运动频率的简谐运动第六十一页，本课件共有87页 驻波方程驻波方程 讨论讨论10相邻相邻波腹（节）波腹（节）间距间距 相邻波相邻波腹腹和波和波节节间距间距 1）振幅振幅 随随 x 而异，而异，与时间无关与时间无关.波腹波腹波节波节第六十二页，本课件共有87页 2）相邻两波节

26、之间质点振动同相位，任一波节相邻两波节之间质点振动同相位，任一波节两侧振动相位相反，在两侧振动相位相反，在波节波节处产生处产生 的的相位跃变相位跃变.（与行波不同，无相位的传播）（与行波不同，无相位的传播）.为为波节波节例例第六十三页，本课件共有87页相位跃变（半波损失）相位跃变（半波损失）当波从波疏介质垂直入射到波密介质，当波从波疏介质垂直入射到波密介质，被反射被反射到波疏介质时形成到波疏介质时形成波节波节.入射波与反射波在此处的相入射波与反射波在此处的相位时时位时时相反相反,即反射波在即反射波在分界处分界处产生产生 的相位的相位跃变跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称相当于出现了半个波长

27、的波程差，称半波损失半波损失.波波密密介介质质较较大大波波疏疏介介质质较较小小请观察在反射点入射波和反射波两振动的相位关系请观察在反射点入射波和反射波两振动的相位关系第六十四页，本课件共有87页 当波从波密介质垂直入射到波疏介质，当波从波密介质垂直入射到波疏介质，被反射被反射到波密介质时形成到波密介质时形成波腹波腹.入射波与反射波在此处的相入射波与反射波在此处的相位时时位时时相同相同，即反射波在分界处，即反射波在分界处不不产生相位产生相位跃变跃变.请观察在反射点入射波和反射波两振动的相位关系请观察在反射点入射波和反射波两振动的相位关系第六十五页，本课件共有87页驻波的能量驻波的能量 驻波的能量

28、在相邻的波腹和波节间往复变化，驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复变化，在相邻的波节间发生动能和势能间的转换，动能主在相邻的波节间发生动能和势能间的转换，动能主要集中在波腹，势能主要集中在波节，但无长距离要集中在波腹，势能主要集中在波节，但无长距离的能量传播的能量传播.AB C波波节节波波腹腹位移最大时位移最大时平衡位置时平衡位置时第六十六页，本课件共有87页振动的简正模式振动的简正模式第六十七页，本课件共有87页 例例 已知一根线上的驻波方程为已知一根线上的驻波方程为1）求）求在在 内所有波节的位置内所有波节的位置.解解 由由得得则则所以，波节为：所以，波节为：2）求）求线上除波节点之外的任意

29、点的振动周期是多少？线上除波节点之外的任意点的振动周期是多少？由由得得驻波的波节点不动，其它各点以相同的周期驻波的波节点不动，其它各点以相同的周期振动振动解解第六十八页，本课件共有87页令令则则即即所以横向速度为零的时刻所以横向速度为零的时刻为：为：解解 例例 已知：已知：3）求）求在在 内的什么时刻，线上所有点横内的什么时刻，线上所有点横向速度为零？向速度为零？第六十九页，本课件共有87页多普勒效应第七十页，本课件共有87页发射频率发射频率接收频率接收频率人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？接收频率接收频率单位时间内观测者接收到的振动次数单位时间内观

30、测者接收到的振动次数或完整波数或完整波数.讨论讨论只有波源与观察者相对静止时才相等只有波源与观察者相对静止时才相等.第七十一页，本课件共有87页 波源不动，观察者相对介质以速度波源不动，观察者相对介质以速度 运动运动观察观察者接者接收的收的频率频率 观察者观察者向向波源运动波源运动观察者观察者远离远离波源波源第七十二页，本课件共有87页 观察者不动，波源相对介质以速度观察者不动，波源相对介质以速度 运动运动第七十三页，本课件共有87页A波源波源向向观察者运动观察者运动观察观察者接者接收的收的频率频率 波源波源远离远离观察者观察者第七十四页，本课件共有87页 波源与观察者同时相对介质运动波源与观

31、察者同时相对介质运动 若波源与观察若波源与观察者不沿二者连线运者不沿二者连线运动动观察者观察者向向波源运动波源运动+，远离远离 .波源波源向向观察者运动观察者运动 ，远离远离+.第七十五页，本课件共有87页 当当 时，所有波时，所有波前将聚集在一个圆锥面上，前将聚集在一个圆锥面上，波的能量高度集中形成波的能量高度集中形成冲击冲击波波或或激波激波，如核爆炸、超音，如核爆炸、超音速飞行等速飞行等.5）卫星跟踪系统等卫星跟踪系统等.1）交通上测量车速；交通上测量车速；2）医学上用于测量血流速度；医学上用于测量血流速度；3）天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；天文学家利用电磁波红移说明大爆炸理论；4

32、）用于贵重物品、机密室的防盗系统；用于贵重物品、机密室的防盗系统；多普勒效应的应用多普勒效应的应用第七十六页，本课件共有87页1）解解 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为500Hz，A 静静止，止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动.在两个汽笛之间有一在两个汽笛之间有一观察者观察者O，以，以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动.已知空气中的已知空气中的声速为声速为330m/s，求求：AOB1）观察者听到来自观察者听到来自A 的频率的频率2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频第七十七页，本课件共有87页

33、3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频AOB3）观察者听到的拍频观察者听到的拍频2）观察者听到来自观察者听到来自B 的频率的频率 例例1 A、B 为两个汽笛，其频率皆为为两个汽笛，其频率皆为50Hz，A 静静止，止，B 以以60m/s 的速率向右运动的速率向右运动.在两个汽笛之间有一在两个汽笛之间有一观察者观察者O，以，以30m/s 的速度也向右运动的速度也向右运动.已知空气中的已知空气中的声速为声速为330m/s，求求：2）解解第七十八页，本课件共有87页 例例2 利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率利用多普勒效应监测车速，固定波源发出频率为为 的超声波，当汽车向波源行驶时，与波源的超声波

34、，当汽车向波源行驶时，与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的波的频率为为 .已知空气中的声速为已知空气中的声速为 ，求求车速车速.解解 1）车为接收器车为接收器2）车为波源车为波源车速车速第七十九页，本课件共有87页本章小结第八十页，本课件共有87页一一 机械波的基本概念机械波的基本概念1 机械波产生条件：机械波产生条件：1）波源；）波源；2）弹性介质）弹性介质.机械振动在机械振动在弹性弹性介质中的传播形成波，波是运动介质中的传播形成波，波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播状态的传播，介质的质点并不随波传播.2 描述波的几个物理量描

35、述波的几个物理量2 波长波长 ：一个完整波形的长度：一个完整波形的长度.2 周期周期 ：波前进一个波长的距离所需要的时间：波前进一个波长的距离所需要的时间.2 频率频率 ：单位时间内波动所传播的完整波的数目：单位时间内波动所传播的完整波的数目.2 波速波速 ：某一相位在单位时间内所传播的距离：某一相位在单位时间内所传播的距离.周期或频率只决定于波源的振动；波速只决定于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媒质的性质.第八十一页，本课件共有87页 波的图示法波的图示法:波线波线 波面波面 波前波前.3 横波、纵波横波、纵波2 波函数的物理意义波函数的物理意义二二 平面简谐波的波函数

36、平面简谐波的波函数角波数角波数1第八十二页，本课件共有87页三三 波动的能量波动的能量 1 在波动传播的媒质中，任一体积元的动能、在波动传播的媒质中，任一体积元的动能、势能、势能、总机械能均随时间作总机械能均随时间作同步地同步地周期性变化，机械能不守恒周期性变化，机械能不守恒.波动是能量传递的一种方式波动是能量传递的一种方式.2 平均平均能量密度：能量密度：3 平均平均能流密度（波强度）：能流密度（波强度）：第八十三页，本课件共有87页4 声强级：声强级：贝尔（贝尔（B）分贝（分贝（dB）第八十四页，本课件共有87页五五 波的叠加原理波的叠加原理波程差波程差若若 则则其他其他1 波的干涉波的干

37、涉2 驻波驻波 驻波方程驻波方程第八十五页，本课件共有87页波腹波腹波节波节相邻相邻波腹（节）波腹（节）间距间距 相邻波相邻波腹腹和波和波节节间距间距3 相位跃变（半波损失）相位跃变（半波损失）当波从波疏介质垂直入射到波密介质，当波从波疏介质垂直入射到波密介质，被反射被反射到波疏介质时形成到波疏介质时形成波节波节.入射波与反射波在此处的相入射波与反射波在此处的相位时时位时时相反相反,即反射波在即反射波在分界处分界处产生产生 的相位的相位跃变跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失半波损失.第八十六页，本课件共有87页 波源与观察者同时相对介质运动波源与观察者同时相对介质运动观察者观察者向向波源运动波源运动+，远离远离 .波源波源向向观察者运动观察者运动 ，远离远离+.六六 多普勒效应多普勒效应1）波源不动，观察者相对介质以速度波源不动，观察者相对介质以速度 运动运动（+）观察者）观察者向向波源运动波源运动（-）观察者）观察者远离远离波源波源（-）波源）波源向向观察者运动观察者运动（+）波源）波源远离远离观察者观察者2）观察者不动，波源相对介质以速度观察者不动，波源相对介质以速度 运动运动第八十七页，本课件共有87页