-機(jī)械波的幾個(gè)概念

1、聲波聲波水波電磁波無(wú)處不在的波機(jī)械波機(jī)械波( (如聲波、水波如聲波、水波）電磁波（無(wú)線(xiàn)電波、光波）電磁波（無(wú)線(xiàn)電波、光波）波的波的種類(lèi)：種類(lèi)：物質(zhì)波物質(zhì)波：微觀粒子的運(yùn)動(dòng)微觀粒子的運(yùn)動(dòng), , 其本身具有的其本身具有的波粒二象性波粒二象性. . 都具有一定的都具有一定的傳播速度傳播速度 在波傳播過(guò)程中都伴隨有在波傳播過(guò)程中都伴隨有能量的傳播能量的傳播 都具有都具有反射反射、折射折射、干涉干涉和和衍射衍射等現(xiàn)象等現(xiàn)象水面波的折射水面波的折射光波的折射光波的折射波動(dòng)的共同特征機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)在在（固體、液體和氣體）（固體、液體和氣體）內(nèi)傳播就形成了機(jī)械波。內(nèi)傳播就形成了機(jī)械波。機(jī)械波機(jī)械波的形成的形

2、成 波動(dòng)產(chǎn)生的條件：波動(dòng)產(chǎn)生的條件： 能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)（空氣、水、鋼鐵等）（空氣、水、鋼鐵等）2 2 介質(zhì)介質(zhì)作機(jī)械振動(dòng)的物體作機(jī)械振動(dòng)的物體（聲帶、樂(lè)器等）（聲帶、樂(lè)器等） 1 1 波源波源橫波橫波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直縱波縱波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相同手移動(dòng)方向手移動(dòng)方向手移動(dòng)方向手移動(dòng)方向波傳播方向波傳播方向波傳播方向波傳播方向介質(zhì)介質(zhì)繩繩介質(zhì)介質(zhì)彈簧彈簧機(jī)械波的兩種基本形式特點(diǎn)：特點(diǎn)： 波傳播波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向垂直向與波傳播方向垂直 橫波 縱

3、波（疏密波） 特點(diǎn)特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致復(fù)雜波 （本章研究對(duì)象）（本章研究對(duì)象）特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成例如：水波、地震波例如：水波、地震波 簡(jiǎn)諧波簡(jiǎn)諧波振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系 振動(dòng)振動(dòng)波動(dòng)的成因波動(dòng)的成因波動(dòng)波動(dòng)振動(dòng)的傳播振動(dòng)的傳播 1 1、波、波是是振動(dòng)振動(dòng)狀態(tài)狀態(tài)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播點(diǎn)并不隨波傳播. .注意注意 2 2、 各質(zhì)點(diǎn)之間以各質(zhì)點(diǎn)之間以彈性力彈性力相互作用著，回相互作用著，回復(fù)力的作用使質(zhì)點(diǎn)的復(fù)力的

4、作用使質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)（相位）振動(dòng)狀態(tài)（相位）由由近及遠(yuǎn)地傳播。近及遠(yuǎn)地傳播。注意3 3、 各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)的差別僅在于，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)的差別僅在于，后開(kāi)始振后開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)比先開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在步調(diào)上落后一動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)比先開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在步調(diào)上落后一段時(shí)間段時(shí)間。Oyux 波傳播波傳播方向上方向上兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離（一完整波的長(zhǎng)度），距離（一完整波的長(zhǎng)度），兩質(zhì)點(diǎn)間的相位差是兩質(zhì)點(diǎn)間的相位差是2 2 。 波長(zhǎng)波長(zhǎng)描述波動(dòng)的物理量 橫波：橫波：相鄰相鄰兩個(gè)波峰或相鄰兩個(gè)波谷中心間的距離兩個(gè)波峰或相鄰兩個(gè)波谷中心間的距離縱波：縱波：相鄰相鄰兩個(gè)密兩個(gè)密部中

5、心或兩部中心或兩個(gè)疏個(gè)疏部中心間部中心間的距離的距離. .周期周期 、頻率、頻率 周期：周期：波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)距離所波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)距離所需的時(shí)間，或一需的時(shí)間，或一完整波通過(guò)波線(xiàn)上某點(diǎn)所需的時(shí)間完整波通過(guò)波線(xiàn)上某點(diǎn)所需的時(shí)間. .uT頻率頻率 單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目. . （1 1 內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）s描述波動(dòng)的物理量 Tv1波速波速 u鋼鐵中鋼鐵中 水水 中例如，聲波在空氣中例如，聲波在空氣中1sm3401sm50011sm0005描述波動(dòng)的物理量 波速：波速：波在介質(zhì)中傳播的速度，即某波在介質(zhì)中傳播的速度，即某一振一振動(dòng)

6、狀態(tài)在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的動(dòng)狀態(tài)在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離距離. . 固體內(nèi)橫波的傳播速度：固體內(nèi)橫波的傳播速度：Gu 固體內(nèi)縱波的傳播速度：固體內(nèi)縱波的傳播速度：Eu 固體的密度固體的彈性模量固體的切變模量-EG 液體、氣體中縱波的傳播速度：液體、氣體中縱波的傳播速度：Ku 體積模量K對(duì)彈性波而言，波的傳播速度決定于介質(zhì)的慣對(duì)彈性波而言，波的傳播速度決定于介質(zhì)的慣性和彈性，具體地說(shuō)，就是決定于介質(zhì)的性和彈性，具體地說(shuō)，就是決定于介質(zhì)的質(zhì)量質(zhì)量密度和彈性模量密度和彈性模量，而與波源無(wú)關(guān)。，而與波源無(wú)關(guān)。波速波速 四個(gè)物理量的聯(lián)系T1TuTuu注意說(shuō)明說(shuō)明：由波的形成過(guò)程可知，振源振動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)振

7、：由波的形成過(guò)程可知，振源振動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)振動(dòng)周期，波沿波線(xiàn)傳出一個(gè)完整的波形，所以，波的傳動(dòng)周期，波沿波線(xiàn)傳出一個(gè)完整的波形，所以，波的傳播周期（或頻率）播周期（或頻率）= =波源的振動(dòng)周期（或頻率）。由此波源的振動(dòng)周期（或頻率）。由此可知，波在不同的介質(zhì)中其傳播周期（或頻率）不變?？芍?，波在不同的介質(zhì)中其傳播周期（或頻率）不變。例1 在室溫下，已知空氣中的聲速在室溫下，已知空氣中的聲速為為340 ms-1，水中的聲速，水中的聲速 為為1450 1450 m ms s- -1 1，求頻率為求頻率為200 Hz200 Hz和和2000 Hz 2000 Hz 的聲波在空氣中的聲波在空氣中和和水中

8、的波長(zhǎng)各為多少？水中的波長(zhǎng)各為多少？1u2u 解解 由由 ，頻率為頻率為200 Hz200 Hz和和2 000 2 000 Hz Hz 的聲波的聲波在空氣中的波長(zhǎng)在空氣中的波長(zhǎng)um7 .1m200340111um17. 0212um25. 7m 2004501121um725. 0222u在水中的波長(zhǎng)在水中的波長(zhǎng)波的幾何描述1 1 波射線(xiàn)波射線(xiàn)（波線(xiàn)）（波線(xiàn)）波的傳播方向波的傳播方向2 2 波面波面（同相面）（同相面）振動(dòng)振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的相位相同的點(diǎn)組成的面面3 3 波陣面（波前）波陣面（波前）波前波前波前波前某一時(shí)刻由波源最初振動(dòng)狀某一時(shí)刻由波源最初振動(dòng)狀態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。波前是最前面的波陣面波前是最前面的波陣面波前波前波線(xiàn)和波陣面的性質(zhì)（3 3）各向同性介質(zhì)中，波線(xiàn)垂直于波陣面）各向同性介質(zhì)中，波線(xiàn)垂直于波陣面. .（2 2）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播. .（1 1）同一