第四篇 振动与 波动 第16章 机械波
第四篇 振动与 波动 第16章 机械波
第16章 机械波 Mechanical Waves 第1节波的一般概念 第2节平面简谐波 第3节行波输送的能量 第4节惠更斯原理折射与反射 第5节波的叠加原理干涉与衍射 第6节驻波 第7节多普勒效应
第16章 机械波 Mechanical Waves 第1节 波的一般概念 第7节 多普勒效应 第2节 平面简谐波 第3节 行波输送的能量 第4节 惠更斯原理 折射与反射 第5节 波的叠加原理 干涉与衍射 第6节 驻波
前言 波动：振动的传播，是物质运动的一种形态。 T机械波→本质不同，但具有共同特征： L电磁波 1.都是由物质间的相互影响引起的 2.以有限的速度传播，伴随着能量的传递。 3.都有干涉、衍射现象，横波有偏振。 4.服从共同的数学规律
波动：振动的传播，是物质运动的一种形态。 机械波 电磁波 本质不同，但具有共同特征： 1. 都是由物质间的相互影响引起的 2. 以有限的速度传播，伴随着能量的传递。 3. 都有干涉、衍射现象，横波有偏振。 4. 服从共同的数学规律。 1 前言
第1节波的一般概念 General Concepts of Waves 1.机械波产生与传播的条件 波源（激发波动的振动系统） L连续的弹性媒质 2.机械波的种类 横波：振动方向垂直于传播方向 纵波：振动方向平行于传播方向 2
第1节 波的一般概念 General Concepts of Waves 波源（激发波动的振动系统） 连续的弹性媒质 1.机械波产生与传播的条件 2.机械波的种类 横波：振动方向垂直于传播方向 纵波：振动方向平行于传播方向 2
1°波的传播过程是振动状态的传播过程。 (质点本身不随波运动) 是位相的传播，能量的传播。 2°波是指媒质整体表现的运动状态，其特点是： 相邻质点的振动位相依次落后
1º波的传播过程是振动状态的传播过程。 2º波是指媒质整体表现的运动状态, 其特点是： 相邻质点的振动位相依次落后。 是位相的传播，能量的传播。 （质点本身不随波运动） 注意： 3
3.波的几何描述 波阵面 (1)波阵面（波面） 振动位相相同 的点组成的面 球面波的波面是球面 平面波的波面是平面 点波源产生球面波 球面波在远处可看成平面波 4
3. 波的几何描述 （1）波阵面（波面） 振动位相相同 的点组成的面 波阵面 球面波的波面是球面 平面波的波面是平面 点波源产生球面波 球面波在远处可看成平面波 4
(2)波前 最前头的波面，其位相与波源的位相相同。 (3)波线 波前 发自波源，与波面垂 直，指向波的传播方 向的射线。 波线 球面波 面 平面波 波 面 波线
平面波—— 波线 波 前 波 面 波线 （2）波前 （3）波线 波 面 波前 球面波—— 最前头的波面，其位相与波源的位相相同。 发自波源, 与波面垂 直, 指向波的传播方 向的射线。 5
4.描述波动的物理量 (1)波速u 振动状态（位相）传波的速度。 (大小由媒质的性质决定， 与波源的振动速度无关) (2)波长) 同一波线上，两相邻的位相差为2π 的质点间的距离（一个完整的波的长度）。 (3)周期T 波传播一个波长用的时间
4. 描述波动的物理量 （1）波速u （2）波长 （3）周期T 振动状态（位相）传波的速度。 （大小由媒质的性质决定, 与波源的振动速度无关) 同一波线上，两相邻的位相差为2 的质点间的距离 （一个完整的波的长度 ）。 波传播一个波长用的时间。 6
(4)频率v 单位时间内，波推进的距离中包含的完整 的波长的数目。 V-T u=头=y (5)波数k 波线上2π长度内含波长的个数 k=受 (6)位相 描述波的振动状态的物理量 注意： 1°T波=T振，V波=V振 2°山波≠W振
（4）频率 1º 2 k = u T = = T波 = T振 , 波 = 振 （6）位相 （5）波数k 2º 单位时间内，波推进的距离中包含的完整 的波长的数目。 波线上2 长度内含波长的个数 描述波的振动状态的物理量 注意： 1 T = u波 u振 7
第2节平面简谐波 Simple Harmonic Plane Waves 波源的各点都作谐振动，产生的波是简 谐波，前进中的波称为行波。 1.平面简谐波波动方程 以横波为例，y方向振动，以速度u向x方 向传播： (无限大均匀媒质无吸收的情况) 0 P
第2节 平面简谐波 Simple Harmonic Plane Waves 波源的各点都作谐振动，产生的波是简 谐波，前进中的波称为行波。 1. 平面简谐波波动方程 （无限大均匀媒质无吸收的情况） x y o u 以横波为例，y方向振动, 以速度u向x方 向传播： 8