振动理论与声学原理 第五章波与声学基础 波动学基础 声学基础 3
3 第五章 波与声学基础 波动学基础 声学基础
振动、波动和声之间的关系 振动 ■广义振动:任一物理量(如位移、电流等)在某一位 置附近反复变化。 ■机械振动:物体在某一位置附近来回作往复运动。 ▣ 波动 ■振动在介质中传播称为波,各种类型的波有类似的波 动方程。 声波:可以为人耳识别的波。 声源的振动 弹性媒介振动 声波 空气、固体、液体
4 振动、波动和声之间的关系 p 振动 n 广义振动:任一物理量(如位移、电流等)在某一位 置附近反复变化。 n 机械振动:物体在某一位置附近来回作往复运动。 p 波动 n 振动在介质中传播称为波,各种类型的波有类似的波 动方程。 p 声波:可以为人耳识别的波。 声源的振动 弹性媒介振动 声波 空气、固体、液体
一、波动学基础一 机械波 波动是振动的传播过程;振动是激发波动的波源 机械波 机械振动在弹性介质中的传播 波动 电磁波 交变电磁场在空间的传播 冬机械波的传播需有传播振动 日 能量传播 两类波的不同之处 的介质; 两类波的共同特征 宁 反射 折射 5 干涉 电磁波的传播可不需介质, 衍射 5
5 波动是振动的传播过程; 振动是激发波动的波源. 机械波 电磁波 波动 机械振动在弹性介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播. 两 类 波 的 不 同 之 处 v机械波的传播需有传播振动 的介质; v电磁波的传播可不需介质. 2能量传播 2反射 2折射 2干涉 2衍射 两 类 波 的 共 同 特 征
一、波动学基础 一机械波 1、机械波的产生 产生条件:1)波源; 2)弹性介质. 波是运动状态的传播,介质的质点并不随波传播 机械波传播的是波源(及各质点)的振动状态和能量 2、机械汲的分类 1)横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直的波, (横波在介质中传播时,介质中产生切变,只能在固体中传播) 切变:即剪切变形,指媒质各层之间发生平行于这些层的相对移动)
6 1、机械波的产生 产生条件:1)波源; 2)弹性介质. 波是运动状态的传播,介质的质点并不随波传播. 机械波传播的是波源(及各质点)的振动状态和能量 注意 2、机械波的分类 1)横波: 质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. (横波在介质中传播时,介质中产生切变,只能在固体中传播 ) 切变:即剪切变形,指媒质各层之间发生平行于这些层的相对移动)
一、波动学基础一 机械波 2、机械波的分类: 1)横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直的波, (横波在介质中传播时,介质中产生切变,只能在固体中传播) 特征:具有交替出现的波峰和波谷 7
7 (横波在介质中传播时,介质中产生切变,只能在固体中传播 ) 特征:具有交替出现的波峰和波谷 2、机械波的分类: 1)横波: 质点振动方向与波的传播方向相垂直的波
动画 黄皮:质点的振动方向与波的传播方向垂直 质点振动方向 ◆ 软绳 波的传播方向 抖动一下,产生一个脉冲横波 质点振动方向 软绳 波的传播方向 连续抖动,产生连续横波
8 软绳 质点振动方向 波的传播方向 抖动一下,产生一个脉冲横波 连续抖动,产生连续横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直 波的传播方向 质点振动方向 软绳
一、波动学基础一 机械波 2、机械波的分类 2)纵波:质点振动方向与波的传播方向互相平行的波, 纵波在介质中传播时,介质中产生容变、能在固体、液体、 气体中传播 容变:拉伸压缩变形 特征:具有交替出现的密部和疏部 9
9 2)纵波:质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. 纵波在介质中传播时,介质中产生容变,能在固体、液体、 气体中传播 2、机械波的分类 容变:拉伸压缩变形 特征:具有交替出现的密部和疏部
动画 从皮:质点的振动方向与波的传播方向平行 质点振动方向 软弹簧 波的传播方向 抽送一下,产生一个脉冲纵波 质点振动方向 软弹簧 波的传播方向 连续抽送,产生连续纵波 在机械波中,横波只能在固体中出现;纵波可在气体、液体和固体中出现。空气 中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂,不是单纯的纵波或横波。 10
10 抽送一下,产生一个脉冲纵波 软弹簧 软弹簧 波的传播方向 质点振动方向 连续抽送,产生连续纵波 波的传播方向 质点振动方向 在机械波中,横波只能在固体中出现;纵波可在气体、液体和固体中出现。空气 中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂,不是单纯的纵波或横波。 质点的振动方向与波的传播方向平行
一、波动学基础一 机械波 3、波线和波面 波场-一波传播到的空间。 波线(波射线)-一代表波的传播方向的射线。 波面-一波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。 波前(波阵面)-一某时刻波源最初的振动状态传到的波面。 各向同性均匀介质中,波线恒与波面垂直。 沿波线方向各质点的振动相位依次落后。 11
11 3、波线和波面 波场--波传播到的空间。 波面--波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。 波前(波阵面)--某时刻波源最初的振动状态传到的波面。 波线(波射线)--代表波的传播方向的射线。 各向同性均匀介质中,波线恒与波面垂直。 沿波线方向各质点的振动相位依次落后
平面波 波线 波线 波面 波面 球面波 波线 波线 波面 波面 12
12 波线 波面 波面 波线 平面波 球面波 波面 波线 波线 波 面