2022-2023學年高二物理 關于波動的基本概念 競賽課件

關于波動的基本概念12關于波動的基本概念一、波的產(chǎn)生和傳播彈性介質(zhì)和波源—是機械波產(chǎn)生的條件。彈性介質(zhì)是指由彈性力組合的連續(xù)介質(zhì)。波源處質(zhì)點的振動通過彈性介質(zhì)中的彈性力將振動傳播開去，從而形成機械波。

波動(wave)（或行波）是振動狀態(tài)的傳播，是能量的傳播，而不是質(zhì)點的傳播。二、橫波(transversewave)和縱波(longitudinalwave)

橫波：參與波動的質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相垂直的波，如電磁波。3

縱波：參與波動的質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相平行的波，如聲波。任一波，例如：水波、地表波，都能分解為橫波與縱波來進行研究。三、波線和波面

波線(waveray)（或波射線）—從波源沿各傳播方向所畫的帶箭頭的線。

波面(wavesurface)（或相面、波陣面）—波在傳播過程中，所有振動相位相同的點連成的面。4球面波，平面波在各向同性均勻介質(zhì)中，波線與波面垂直。四、波速、波長以及波的周期和頻率波速u：單位時間內(nèi)振動傳播的距離，也就是波面向前推進的速率。固體中橫波的波速(G為切變模量，ρ為密度)

固體中縱波的波速(Y為楊氏模量)

流體中縱波的波速B為體變模量，定義為5波長λ：沿同一波線上相位差為2π的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。橫波：波長等于兩相鄰波峰之間或相鄰波谷之間的距離?？v波：波長等于兩相鄰密部之間或相鄰疏部之間的距離。周期T：一個完整的波(即一個波長的波)通過波線上某點所需要的時間。頻率ν：單位時間內(nèi)通過波線上某點完整波的數(shù)目。關系：6五、波動所遵從的基本原理1.波的疊加原理

兩列或兩列以上的波可以互不影響地同時通過某一區(qū)域；在相遇區(qū)域內(nèi)共同在某質(zhì)點引起的振動，是各列波單獨在該質(zhì)點所引起的振動的合成。

2.惠更斯原理

波所到之處各點，都可以看作是發(fā)射子波的波源，在以后任一時刻，這些子波的包絡就是波在該時刻的波面。

惠更斯原理不僅適用于機械波，也適用于其他波，如電磁波等。O7例1

在波線上有相距2.5cm的A、B兩點，已知點B的振動相位比點A落后30

，振動周期為2.0s，求波速和波長。

解因在波線上相距λ兩點的相位差為2π，所以波速為8惠更斯（ChristianHuygens1629—1695），荷蘭物理學家、數(shù)學家、天文學家。1655年獲得法學博士學位。1663年成為倫敦皇家學會的第一位外國會員。是與牛頓同一時代的科學家，是歷史上最著名的物理學家之一，他對力學的發(fā)展和光學的研究都有杰出的貢獻，在數(shù)學和天文學方面也有卓越的成就，是近代自然科學的一位重要開拓者。9因為電容器中的電量、場強和電壓分別為Q=

S=

ES,E=E/εr=σ/ε,UAB=Ed

由此可以求得電容器中靜電能量電容器中靜電能的能量密度對于非勻強電場，在體元d

內(nèi)的電場能量為整個電場的能量可以表示為10球坐標的體元

在各向異性電介質(zhì)中，一般說來

與

的方向不同，這時電場能量密度應表示為O11例1一個半徑為R，帶電荷為q的金屬球浸沒在電容率為

的無限大均勻電介質(zhì)中，求空間的電場能量。rS解因為球內(nèi)沒有電場，電場能為零，由高斯定理求得球外的電場強度為即