大学物理光学课件.ppt

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1、1 1 波动波动 振动在空间的传播过程叫做振动在空间的传播过程叫做波动波动。波动是一种。波动是一种重要的运动形式。重要的运动形式。2.常见的波常见的波第第12章章 机械波机械波（1 1）机械波）机械波：机械振动在媒质中的传播。：机械振动在媒质中的传播。（2 2）电磁波）电磁波：变化电场和变化磁场在空间中的传播。：变化电场和变化磁场在空间中的传播。 机械波与电磁波的本质不同，传播机理不同，机械波与电磁波的本质不同，传播机理不同，但其基本传播规律相同。但其基本传播规律相同。12-1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播本节要点：本节要点：1.1.机械波产生的条件是什么？机械波产生的条件是什么？2.

2、2.波传播的物理实质是什么？波传播的物理实质是什么？3.3.描写波动的物理量有哪些？描写波动的物理量有哪些？ 它们的关系如何？它们的关系如何？一一 机械波的产生条件机械波的产生条件2 2、弹性介质：、弹性介质：质元之间以质元之间以弹性力弹性力相联系。相联系。1 1、波源：、波源：作机械振动的物体。作机械振动的物体。 横波横波: :质元振动方向垂直于波的传播方向。质元振动方向垂直于波的传播方向。 纵波纵波: :质元振动方向平行于波的传播方向。质元振动方向平行于波的传播方向。简谐波：简谐波：若媒质中的所有质元均按一定的相位传若媒质中的所有质元均按一定的相位传播规律做简谐振动，此种波称为播规律做简谐

3、振动，此种波称为简谐波简谐波. . 简谐波简谐波是一种最简单、最重要的波，一切复是一种最简单、最重要的波，一切复杂的波都是由简谐波合成的结果。杂的波都是由简谐波合成的结果。以下我们主要讨论简谐横波。以下我们主要讨论简谐横波。二、波的传播二、波的传播1.1.波是振动状态的传播波是振动状态的传播2)2)媒质中各质元在各自媒质中各质元在各自平衡位置平衡位置附近运动附近运动. . 1)1)媒质中各质元受到媒质中各质元受到弹性弹性力作用力作用. .3 3）上游的振动状态被下游重复）上游的振动状态被下游重复, ,所以所以“波是振波是振动状态的传播动状态的传播”。 4) 4) 有些质元的振动状态相同，这些点

4、称作同有些质元的振动状态相同，这些点称作同相位点。相位点。 相邻的同相点间的距离叫做波长相邻的同相点间的距离叫做波长 ，它们的，它们的相位差是相位差是2 2 , ,时间差是时间差是T T。结论：结论：2.2.波是相位的传播波是相位的传播沿着波的传播方向，各质元的相位依次落后。沿着波的传播方向，各质元的相位依次落后。ab x x传播方向传播方向 b点比点比a点的相位落后点的相位落后 x2 a点和点和b点相位差点相位差2tT 振动状态的传播速度振动状态的传播速度xuTt三、波的特征量三、波的特征量Tu2 2、周期、周期T T：波向前传播一个波长的时间。波向前传播一个波长的时间。 3 3、波速、波速

5、: :波动过程中，某一振动状态（即振动相波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离位）单位时间内所传播的距离. .1 1、波长、波长 ：两相邻同相点间的距离。两相邻同相点间的距离。 波形曲线上一个完整波形的长度波形曲线上一个完整波形的长度. .频率频率 ：单位时间内波动所传播的完整波的数目单位时间内波动所传播的完整波的数目. .TT振振波波如声音的传播速度如声音的传播速度sm4000sm343空气，常温空气，常温左右，混凝土左右，混凝土固体固体纵纵 波波Yu 弹性模量弹性模量Bu 液、气体液、气体体积模量体积模量Gu 横横 波波切变模量切变模量 波速波速u主要决定于主要决定于

6、媒质媒质的性质和波的的性质和波的类型类型( (横波、纵波横波、纵波) )。四、波的几何描述四、波的几何描述波线波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示波的传播方向。的指向表示波的传播方向。波阵面波阵面：波在同一时刻到达的各点组成的面。：波在同一时刻到达的各点组成的面。同时开始振动，相位相同同时开始振动，相位相同。波前波前：最前方的波面即是波前。：最前方的波面即是波前。平面波平面波：波面为平面：波面为平面球面波球面波：波面为球面：波面为球面柱面波柱面波：波面为柱面：波面为柱面平面波平面波球面波球面波波波线线波波阵阵面面波波阵阵面面波波线线1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波。都可视为平面波。