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一级基础科目(一)辅导---机械波

更新时间:2009-10-19 15:27:29 来源:|0 浏览0收藏0

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  第三节机械波

  一、机械波的产生

  1、机械波:机械振动在弹性媒(介)质中的传播。

  2、产生条件: (1)波 源――产生振动。(2)弹性媒质――传播振动。由以弹性力互相联系着的质点组成。

  3、波动的特征:(1)波动中每一个质点均在其平衡位置附近振动,不“随波逐流”,传播的是振动状态。(2)波动中,传播方向上各质点的振动依次滞后,即后动的点在相上总滞后于先动的点。各点的振动频率均与波源的相同。(3)波源作一次全振动,将传出一个完整的波形。

  二、纵波和横波

  1.纵波――质点的振动方向与波的传播方向平行,如声波。

  2.横波――质点的振动方向与波的传播方向垂直,如电磁波。

  三、波的几何描述

  1、波线(波射线)――表示波的传播方向的射线。

  2、波面(同相面)――某时刻振动相位相同的点组成的面。

  3.波前(波阵面)――某时刻处在最前面的波面。

  4.球面波――波面为球面的波(点波源形成)。

  5.平面波――波面为平面的波(点波源在很远时)。

  四.波的特征量

  1.波速 u :振动状态传播的速度,又叫相速。它由媒质的性质决定,与波源情况无关。

  2.周期T:一个完整的波通过波线上的某点所需的时间。它由波源决定(波源、观测者均不动时)

  3.波长l :波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。它由波源和媒质共同决定。

  五、平面简谐行波

  1、沿x轴正向传播的平面简谐行波

  设O为波线上振动规律已知的任一点(不一定是波源!),取其为坐标原点。无吸收均匀弹性介质

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  六、惠更斯原理

  介质中波传到的各点, 都可看作是发射子波的波源 (点波源)。在以后的任一时刻, 这些子波面的包络面(包迹)就是该时刻的波前 。

  七、波的叠加原理

  1、波的传播的独立性

  当几列波在介质中某区域相遇时,各列波将保持各自原有的一切特性(ν、λ 、振动方向等) ,并按各自原来的传播方向继续前进。

  2、波的叠加原理

  当几列波在介质中某点处相遇时,该处质点的振动是各列波单独存在时的振动的合成。

  通常在波的强度不很大的情况下,波的叠加原理一般都适用。

  八、波的干涉

  两列振动方向相同,频率相同,位相差恒定的波,在同一介质中传播,在相遇时会出现介质中有些质点的振动始终加强,有些质点的振动始终减弱的现象,这种现象称为波的干涉。能产生干涉现象的波称为相干波,它们的波源称为相干波源。设S1,S2处是两相干波源,它们的振动表达式分别为:  

  

 

  3、驻波的特点

  频率特点:各质点以同一频率作谐振动。

  振幅特点:

  (1)某些质点振幅为0,始终静止不动――波节;

  (2)某些质点振幅具有最大值――波腹;

  (3)其它质点振幅介于0和最大值之间。

  两相邻波腹(节)间距为 λ/2; 相邻的波腹与波节间距为λ/4.

  相位特点:相位中没有x 坐标,故没有了相位的传播。设两相邻波节间为一段,则同一段振动同相;相邻段振动反相

  能量特点:形成驻波的两列行波的能流密度大小相等,传播方向相反,叠加后,能量总的说来并不传播。


 

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