教案第十五章机械波 第十五章机械波Mechanical Wave 在上一章讨论振动的基础上，本章将进一步研究振动在空间的传播过程一波动。波动 分为机械波和电磁波。机械振动在弹性介质中的传播形成机械波：交变电磁场在空间的传 播形成电磁波。机械波和电磁波在本质上是不相同的，但是它们都具有波动的共同特征， 即都具有一定的传播速度，且都伴随着能量的传播，都能产生反射、折射、干涉和衍射等 现象，而且有相似的数学表达形式。 一 基本要求 1熟练掌握平面简谐波的波函数，并深刻理解描述波动的各物理量的物理意义，能 根据给定的条件求出波函数： 2理解惠更斯原理和波的叠加原理，熟练掌握波的干涉原理和干涉加强，减弱条件： 3 掌握驻波的形成和特点，建立半波损失的概念 4理解多普勒效应及其公式，并能求解一些具体问题。 二基本内容 1波动的基本概念 1)机械波：形成机械波必须有波源（振动物体）和弹性介质。 2)横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波：两者相互平行的 波叫做纵波。横波和纵波是波动的两种基本类型，各种复杂的波都可以分解成横波与纵波， 并分别处理。 3)波线与波面：为描述形象起见，自波源沿各传播方向画一些带箭头的线，叫做波线。介 质中振动的相位相同的各点组成的面叫做同相面或波面。在某一时刻，最前面的波面叫做 波前。 4)平面波和球面波：波面为平面的波称为平面波：点波源的波面是球面，叫做球面波。在 离波源足够远处，且观察范围不大时，球面波可按平面波处理。 5)波速（相速）：振动状态（即相位）在空间的传播速度称为波速或相速。它与波动的 特性无关，仅取决于传播介质的性质。 6)波长1：同一波线上相位差为2π的两相邻质点之间的距离，即一个完整波形的长度。它 反映波在空间上的周期性。 )波的周期T:一个完整波形通过波线上某点所需的时间。它反映波在时间上的周期性。 波的周期与传播介质各质点的振动周期相同。 8)波的频率单位时间通过波线上某点的完整波形的数目，它与介质质元的振动频率相 等。 239 教案 第十五章 机械波 239 第十五章 机械波 Mechanical Wave 在上一章讨论振动的基础上，本章将进一步研究振动在空间的传播过程－波动。波动 分为机械波和电磁波。机械振动在弹性介质中的传播形成机械波；交变电磁场在空间的传 播形成电磁波。机械波和电磁波在本质上是不相同的，但是它们都具有波动的共同特征， 即都具有一定的传播速度，且都伴随着能量的传播，都能产生反射、折射、干涉和衍射等 现象，而且有相似的数学表达形式。 一 基本要求 1 熟练掌握平面简谐波的波函数，并深刻理解描述波动的各物理量的物理意义，能 根据给定的条件求出波函数； 2 理解惠更斯原理和波的叠加原理，熟练掌握波的干涉原理和干涉加强，减弱条件； 3 掌握驻波的形成和特点，建立半波损失的概念 4 理解多普勒效应及其公式，并能求解一些具体问题。 二 基本内容 1 波动的基本概念 1) 机械波：形成机械波必须有波源（振动物体）和弹性介质。 2) 横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波；两者相互平行的 波叫做纵波。横波和纵波是波动的两种基本类型，各种复杂的波都可以分解成横波与纵波， 并分别处理。 3) 波线与波面：为描述形象起见，自波源沿各传播方向画一些带箭头的线，叫做波线。介 质中振动的相位相同的各点组成的面叫做同相面或波面。在某一时刻，最前面的波面叫做 波前。 4) 平面波和球面波：波面为平面的波称为平面波；点波源的波面是球面，叫做球面波。在 离波源足够远处，且观察范围不大时，球面波可按平面波处理。 5) 波速（相速）u：振动状态（即相位）在空间的传播速度称为波速或相速。它与波动的 特性无关，仅取决于传播介质的性质。 6) 波长：同一波线上相位差为 2的两相邻质点之间的距离，即一个完整波形的长度。它 反映波在空间上的周期性。 7) 波的周期 T：一个完整波形通过波线上某点所需的时间。它反映波在时间上的周期性。 波的周期与传播介质各质点的振动周期相同。 8) 波的频率：单位时间通过波线上某点的完整波形的数目，它与介质质元的振动频率相 等