医学物理第五章 波动ppt课件.ppt

《医学物理第五章 波动ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机械波机械波mechanicalwave本章内容本章内容机械波的基本概念平面简谐波的波函数波的能量波的衍射和干涉多普勒效应声波超声波和次声波机械波的产生波源带动弹性媒质中与其相邻的质点发生振动，振动相继传播到后面各相邻质点，其振动时间和相位依次落后。波动现象是媒质中各质点运动状态的集体表现，各质点仍在其各自平衡位置附近作振动。波源作机械振动的物体；媒质能够传播机械振动的弹性媒质。一、机械波的产生机械振动在媒质中的传播过程称为机械波。振动的传播过程称为波动。产生机械波的必要条件：横波软绳波的传播方向质点振动方向软绳质点振动方向波的传播方向抖动一下，产生一个脉冲横波连续抖

2、动，产生连续横波横波与纵波质点的振动方向与波的传播方向垂直横波：纵波抽送一下，产生一个脉冲纵波软弹簧软弹簧波的传播方向质点振动方向连续抽送，产生连续纵波波的传播方向质点振动方向在机械波中，横波只能在固体中出现；纵波可在气体、液体和固体中出现。空气中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或横波。质点的振动方向与波的传播方向平行纵波：机械波传播特征机械波的传播特征各质元不随波发生整体移动,它们仅在各自平衡位置附近振动.波动实际上是质元的集体振动.介质中各质元依次振动,距离波源较远的点,其振动相位相对滞后.波动伴随着能量的传递.几何描述二、波的几何描述波前波

3、面波线波面振动相位相同的点连成的面。波前最前面的波面。平面波（波面为平面的波）球面波（波面为球面的波）波线（波射线）波的传播方向。在各向同性媒质中，波线恒与波面垂直。波长周期波速三、波长波的周期波速波速单位时间内振动状态（振动相位）的传播速度，又称相速。机械波速取决于弹性媒质的物理性质。或波长振动状态完全相同的相邻两质点之间的距离。周期波形移过一个波长所需的时间。频率周期的倒数。,取决于波源振动频率。波传播方向波速波长周期波速体积弹性模量气体或液体密度液体和气体只有体积弹性形变，故只能传播纵波固体中既有体积弹性形变，又有切向和纵向弹性形变，故既能传纵波，又能传横波纵波

4、固体的杨氏弹性模量固体密度固体的切变弹性模量横波tan第二节平面简谐波wavefucntionofsimplehamonicplanewave平面简谐波简谐波由简谐振动的传播所形成的波动。平面简谐波波面是平面，有确定的波长和传播方向，波列足够长，各质点振动的振幅恒定。波动表达式描述介质中各质元的位移随质元的平衡位置和时间的变化关系的数学表达式.正向波传播需时点的振动比点的振动落后了秒或说，点重复秒前点的振动。一、沿轴正向传播的平面简谐波设定坐标原点波函数传播需时波动表达式是时间和空间双重变量的周期函数波动表达式cos在设定坐标系中，波线上任一点、任意时刻的振动规律为正

5、向波一列平面简谐波（假定是横波）坐标原点可任设（不一定要设在波源处）振动coscos振动三种表达式cos沿轴正向传播的平面简谐波动表达式波动表达式还常用周期波长或频率的形式表达消去波速coscos波数波数在数值上等于2π长度内所包含的完整波形的个数。表示单位长度上波的相位变化。质点的振动速度，加速度分别具有单位时间和单位长度的含义，和分别与时间变量和空间变量组成对应关系。二、沿轴负向传播的平面简谐波coscoscos负向波点振动相位落后于点负向波振动cos一般形式波动表达式是的双重周期函数时间空间正向波负向波coscoscos三、平面简谐波表达式的一般形式物理意义四、

6、波动表达式的物理意义cos波动表达式若给定某点P的，波动表达式变为P点处质点的P距原点为处质点振动的初相P给定振动振动方程cosPP点的振动曲线波形给定若给定，波动表达式表示所给定的时刻波线上各振动质点相对各自平衡点的位置分布，即该时刻的cos波形曲线t1时刻的波形图续9若和都是变量，即是和的函数，这正是波动方程所表示的波线上所有质点的位移随时间变化的情况。可看成是一种动态的波形传播图。coscos正向波同一时刻，沿X轴正向，波线上各质点的振动相位依次落后。波沿X轴正向传播反向波coscos同一时刻，沿X轴正向，波线上各质点的振动相位依次超前。波沿X轴反向传播解：（2

7、）在x=20m处质点的振动方程为：t=1.0s时该处质点的位移为：例5-1一波源以的形式作简谐振动，并以的速度在某种介质中传播。试求：（1）波函数；（2）在波源起振后1.0s，距波源20m处质点的位移及速度。（1）波函数为：该处质点的速度为：取波源为坐标原点，波的传播方向为x轴的正向。波函数例一平面简谐波沿Ox轴正方向传播，已知振幅，，。在时坐标原点处的质点位于平衡位置沿Oy轴正方向运动。求解写出波函数的标准式O例点振动表达式此波的波动表达式点振动表达式三质点的振动方向画出图中时的波形图已知沿方向微移波形图，判断出三质点的振动方向分别为代入上式cos