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大学物理 第三节机械波的产生、传播和叠加 、机械波的产生 实际振动都是有阻尼的 摩擦阻尼:有序运动能量—无序运动能量 阻尼 辐射阻尼:有序运动能量一有序运动能量 振动质点引起邻近质点的振动 振动在空间传播 波动 波源介质 振动相位(状态) 能量 第2页共32页
大学物理 第2页 共32页 一、机械波的产生 振动在空间传播 波动 振动质点引起邻近质点的振动 实际振动都是有阻尼的 阻尼 摩擦阻尼: 辐射阻尼: 有序运动能量 无序运动能量 有序运动能量 有序运动能量 波源 介质 振动 相位（状态） 能量 第三节 机械波的产生、传播和叠加
波自由振动(无能量补充)——波动不能长期维持 源受迫振动(有能量补充)波动才能长期维持 产生条件:1)存在做受迫振动的波源 2)存在能够传播机械振动的弹性介质。 波的分类 (1)按物理性质分:水波、声波、电磁波 (2)按能量传播空间分:一维波、二维波、三维波 第3页共32页
大学物理 第3页 共32页 产生条件：1) 存在做受迫振动的波源。 2) 存在能够传播机械振动的弹性介质。 波 源 自由振动(无能量补充) —— 波动不能长期维持 受迫振动(有能量补充) —— 波动才能长期维持 波的分类 (1) 按物理性质分: 水波、声波、电磁波…... (2) 按能量传播空间分: 一维波、二维波、三维波
大学物理 (3)按振动方式分:脉冲波、周期波、简谐波 (4)按振动方向与传播方向的关系分:横波,纵波 ≈mm)mmm了 二、描述波动的物理量 1.波线和波面 波线:由波源出发,沿波传播方向的线,其上 任一点切线方向为该点波传播方向 第4页共32页
大学物理 第4页 共32页 (3) 按振动方式分: 脉冲波、周期波、简谐波…... (4) 按振动方向与传播方向的关系分: 横波，纵波 二、描述波动的物理量 1. 波线和波面 波线： 由波源出发，沿波传播方向的线， 其上 任一点切线方向为该点波传播方向
大学物理 波面:某时刻介质中同相 点的集合。(球面波,柱面 波面 波,平面波……) 在各向同性均匀介质中, 波线 波线为直线,波线与波面垂 直 波前:传在最前面的波面 平面简谐行波 波线 波面 波面为平面传播中的波(相对于“驻波”而言 第5页共32页
大学物理 第5页 共32页 在各向同性均匀介质中， 波线为直线，波线与波面垂 直。 平面简谐行波 波面为平面 传播中的波(相对于“驻波”而言) 波面： 某时刻介质中同相 点的集合。（球面波,柱面 波,平面波……） 波前：传在最前面的波面 波面 波线 波面 波线
大学物理 2.波的特征量 波的特征:在空间、时间上具有周期性 1)周期T、频率v:即介质中各质元振动的周期和频 率,由波源振动情况决定。 描述波动的时间周期性v=时间频率 2)波长A:同一波线上,相邻的相位差为2的两点 间的距离。 描述波的空间周期性k=少 空间频率 3)波速 时间周期性在一个周期内,某一个确定的振动状 空间周期性∫态相位在空间正好传播一个波长。 第6页共32页
大学物理 第6页 共32页 2. 波的特征量 波的特征：在空间、时间上具有周期性 2) 波长：同一波线上，相邻的相位差为2的两点 间的距离。 描述波的空间周期性 1 k = 空间频率 描述波动的时间周期性 T 1 = 时间频率 1) 周期T、频率 : 即介质中各质元振动的周期和频 率，由波源振动情况决定。 3) 波速u 时间周期性 空间周期性 在一个周期内，某一个确定的振动状 态(相位)在空间正好传播一个波长
大学物理 振动相位传播的速度1==y简称波速 波速由介质的性质决定u=弹性模量 介质密度 注意:相位传播速度:在各向同性介质中为常数 质点振动速度:p=d dt Asin( at+ po 二者在同一直线上:纵波二者互相垂直:横波 第7页共32页
大学物理 第7页 共32页 二者在同一直线上：纵波 二者互相垂直：横波 注意： 相位传播速度：在各向同性介质中为常数 质点振动速度: sin( ) d d = = − +0 A t t Ψ v u v 波速由介质的性质决定 介质密度 弹性模量 u = 振动相位传播的速度 简称波速。 = = T u
大学物理 3.波形曲线 描述某时刻、波线上各点位移的分布(广义) 对横波:直观给出波峰、波谷位置,该时刻波形 X 思考:对纵波,波形曲线是不是实际波形? 波形曲线如何反映纵波传播过程中介质质点的疏 密情况?疏部中心、密部中心各在何处? 第8页共32页
大学物理 第8页 共32页 3. 波形曲线 描述某时刻、波线上各点位移的分布 (广义) 思考：对纵波，波形曲线是不是实际波形？ 波形曲线如何反映纵波传播过程中介质质点的疏 密情况？疏部中心、密部中心各在何处？ 对横波：直观给出波峰、波谷位置，该时刻波形 2 x O
大学物理 Nm→x 形变最大形变为零 O 密部中心 疏部中心 注意:波形曲线与振动曲线比较(见下页表) 第9页共32页
大学物理 第9页 共32页 注意：波形曲线与振动曲线比较(见下页表) x u x O 密部中心 疏部中心 形变最大 形变为零
大学物理 振动曲线 波形曲线 L T 图形 研究某质点位移随时间三某时刻,波线上各质点 对象变化规律 位移随位置变化规律 由振动曲线可知 由波形曲线可知 物理周期T振幅A初相90该时刻各质点位移 波长,振幅A 意义某时刻 只有0时刻波形才能提供初相 方向参看下一时刻 某质点v方向参看前一质点 特征对确定质点曲线形状一定曲线形状随向前平移 第10页共32页
大学物理 第10页共32页 振动曲线 波形曲线 图形 研究 对象 物理 意义 特征 某质点位移随时间 变化规律 某时刻，波线上各质点 位移随位置变化规律 对确定质点曲线形状一定 曲线形状随t 向前平移 由波形曲线可知 该时刻各质点位移 只有t=0时刻波形才能提供初相 波长 , 振幅A 某质点 v 方向参看前一质点 A x t0 P v u O A P t t0 T v O v 由振动曲线可知 某时刻 方向参看下一时刻 周期 T 振幅 A 初相 0