上页,下页,返回,退出,上页,下页,返回,退出,一、机械波产生的条件,弹性介质,注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中,的传播，介质的质点,并不随波前进,。,波源,传播机械振动的介质,11-1,机械波的产生和传播,产生机械振动的振源,二、横波与纵波,1.横波,横波：,质点的振动方向和波的传播方向垂直。,2.纵波,纵波：,质点的振动方向和波的传播方向平行。,注：,在固体中可以传播横波或纵波，在液体、,气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。,振动方向,传播方向,波谷,波峰,波密,波疏,3.特征,横波：,纵波：,波线：,沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波,线的指向表示波的传播方向。,波阵面：,在波动过程中，把振动相位相同的点连成,的面(简称波面)。,波前：,在任何时刻，波面有无数多个，最前方的,波面即是波前。波前只有一个。,三、波阵面和波射线,平面波,：波面为平面,球面波,：波面为球面,波面,波线,波线,波面,平面波,球面波,波,线,波,阵,面,波阵,面,波,线,1.在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。,注：,2.在远离波源的球面波波面上的任何一个小部分，都,可视为平面波。,四、波长、频率、和波速间的关系,y,x,O,波长,：,同一波线上两个相邻的振动状态相同的质点之间的距离。,y,t,O,周期,：,一个完整的波通过波线上某点所需的时间。,单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物理量，的值通常取决于介质的弹性和质量密度，又称,相速,。,波速、周期和波长之间存在如下关系：,频率,：,周期的倒数,频率和周期只决定于波源，和介质种类无关。,波速：,个,波长、频率和波速之间的关系,当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质不再具备连续性，此时不能传播弹性波。,弹性波在介质中传播时存在一个,频率上限,。,例题11-1,频率为,3000 Hz,的声波，以,1560 m/s,的传播速度沿一波线传播，经过波线上的,A,点后，再经,13cm,而传至,B,点。求,(1),B,点的振动比,A,点落后的时间。,(2),波在,A,、,B,两点振动时的相位差是多少？(3)设波源作简谐振动，振幅为,1mm,，求振动速度的幅值，是否与波的传播速度相等？,解:,(1)波的周期,波长,B,点比,A,点落后的时间为,即,(2),A,、,B,两点相差,，,B,点比,A,点落后的相差为,(3),振幅,A=,1mm,，,则振动速度的幅值为,振动速度是交变的，其幅值为,18.8m/s,，,远小于波速,。,解:,横波传播过程中各个质点在其平衡位置附近振动，且振动方向与传播方向垂直。,例题11-2,设某一时刻绳上横波的波形曲线如下图所示，,水平箭头表示该波的传播方向。试分别用小箭头表明图中,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,、,G,、,H,、,I,各质点的运动方向，并画出经过1/4周期后的波形曲线。,根据图中的波动传播方向，可知在,C,以后的质点,B,和,A,开始振动的时刻总是落后于,C,点，而在,C,以前的质点,D、E、F、G、H、I,开始振动的时刻却都超前于,C,点。,在,C,达到正的最大位移时，质点,B,和,A,都沿着正方向运动，向着各自的正的最大位移行进,质点,B,比,A,更接近于自己的目标。,质点,F,、,E,、,D,已经过各自的正的最大位移，而进行向负方向的运动。,质点,I,、,H,不仅已经过了自己的正的最大位移，而且还经过了负的最大位移，而进行着正方向的运动。质点,G,则处于负的最大位移处,。,经过,T,/,4,，,波形曲线如下图所示，它表明原来位于,C,和,I,间的波形经过,T,/,4,，已经传播到,A,、,G,之间来了,。,选择进入下一节,11-0 教学基本要求,11-1 机械波的产生和传播,11-2 平面简谐波的波函数,11-3 波动方程 波速,11-4 波的能量 波的强度,*,11-5 声波 超声波 次声波,11-6 电磁波,11-7 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射,11-8 波的叠加原理 波的干涉 驻波,11-9 多普勒效应,