第十五章机械 第十五章机械波 Mechanical Wave 波动是自然界中常见的一种物质运动形式。在上一章机槭振动中,我们曾说过:振动是波动的根源 而波动是振动的传播过程。本章将通过机槭振动在空气中的传播形成机械波来具体看此过程。通常将波动 分为两大类:一类是杋械振动在弹性介质中的传播,称为机械波,如水面波、声波、地震波等。另一类是 变化的电磁场在空间的传播,称为电磁波,如无线电波、光波等等。虽然它们的本质不同,但它们都有以 下共同特性: (1)具有一定的传播速度 (2)伴随着能量的传播; (3)能产生反射、折射、干涉和衍射等现象 (4)有相似的波函数等。 这些性质被称为波动性( undulatory property)。由于机械波比较形象、直观,因此我们将通过对机械 波的研究来揭示各类波动的共同性质和规律 本章分10节: §15-1机械波的几个概念 §15-2平面简谐波的波函数 §15-3波的能量 §15-4惠更斯原理波的衍射、反射和折射 §15-5波的干涉 §15-6驻波 §157声波、超声波、次声波 §15-8多普勒效应 §15-1机械波的几个概念 Some Concepts of Mechanical Wave 机械波的形成 波动的产生 气体、液体和固体统称为弹性介质,组成弹性介质的质点(或质元)之间以弹性力相互联系着。当介 质中某一质点P偏离平衡位置时,由于形变,相邻质点就将对它施以弹性力的作用,使它回到平衡位置来 但是由于惯性的存在,P质点回到平衡位置后,又将向相反方向运动。于是质点P就在其平衡位置附近振 动起来。与此同时,由于各质点之间有弹性力作用,P质点将带动相邻质点,使之也在自己的平衡位置附 近振动起来。因此,介质中一个质点的振动会引起(带动)邻近质点的振动,而邻近质点的振动又会引起 较远质点的振动。这样,振动就以一定的速度在弹性介质中由近及远地传播出去,形成波动。这种机械振 动在弹性介质中的传播称为弹性波( elastic wave),即机械波