高校大学物理波动课件.ppt

《高校大学物理波动课件.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、波动§1行波§2简谐波§3波的能量§4惠更斯原理§5波的叠加驻波第2章波动机械振动在弹性介质中传播形成机械波。1.振源2.弹性介质§1行波二、机械波产生的条件一、机械波1.按波的性质分2.按波动方向分3.按波源振动特点分4.按波阵面形状分三、波的分类1.横波各质点振动方向与波的传播方向垂直。传播方向如绳波为横波。2.纵波各质点振动方向与波的传播方向平行。传播方向纵波是靠介质疏密部变化传播的，如声波，弹簧波为纵波。四、波的传播1.质元并未“随波逐流”波的传播不是介质质元的传播。2.“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。3.某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现

2、---波是振动状态的传播。4.同相位点----质元的振动状态相同。五、注意振动是描写一个质点振动。波动是描写一系列质点在作振动。传播方向t后的波形图5.振动与波动的区别6.判断质点振动方向传播一个完整的波形所用的时间。（与质点振动周期相同）单位时间内传播完整波形的个数。（与质点振动频率相同）一、波动周期、频率波长、波速§2简谐波2.频率1.周期T两相邻波峰或波谷或相位相同点间的距离。波的传播速度。3.波长4、波速u液体中纵波K容变弹性模量。固体中横波纵波G切变弹性模量，E杨氏模量，密度。5.波速与弹性介质的关系①.周期、频率与介质无关，与波源的相同。波长、波速与介质有

3、关。③.波在不同介质中频率不变。②.不同频率的同一类波在同一介质中波速相同。6.T、、、u的关系7.注意几点简谐振动在弹性介质中的传播，形成平面简谐波。波动是集体表现，各质点在同一时刻的振动位移是不同的，用一个质点的振动方程代替任意质点的振动方程----波函数。··································二、平面简谐波的波函数1、平面简谐波任意时刻任意位置处的质点的振动位移为波函数。(1).波源的振动方程(2).距波源为x处质点的振动方程··································2、波函数·················

4、·················P点的振动比振源落后一段时间t,P点的振动方程波函数①②③④任意两质元间距为PQ相距一个波长两点相位差是2相距x的任意两点的相位差(1).振动方程与波函数的区别波函数是波程x和时间t的函数，描写某一时刻任意位置处质点振动位移。振动方程是时间t的函数3、波函数的物理意义(2).当（常数）时，为距离波源为d处一点的振动方程。(3).当（常数）时，为某一时刻各质点的振动位移，波形的“拍照”(4).当u与x轴反向时取-u。(1).已知波函数求各物理量。(2).已知各物理量求波函数。(3).已知波形图，求各物理量和波函数。4、举例例1：已知波函数

5、求：A、、、u。解：由例2：振源振动方程为波速，求：①波函数；②波长、频率；③处质点振动与波源的相位差。解：①波源波函数②.波长、频率③.质点振动与波源的相位差。例3：如图所示为t=0时的波形，平面简谐波向右移动速度u=0.08m/s，求：①.振源的振动方程；②.波函数；③.P点的振动方程；④.a、b两点振动方向。解：①.振源t=0时，o点处的质点向y轴负向运动②.波函数振源的振动方程③.P点的振动方程④.a、b振动方向，作出t后的波形图。在波动过程中，振源的能量通过弹性介质传播出去，介质中各质点在平衡位置附近振动，介质中各部分具有动能，同时介质因形变而具有势能。波动的

6、过程实际是能量传递的过程。弹性介质中取一体积元dV，质元振动速度为v，质量§3波的能量一、波的动能、势能和能量1.波动的动能动能波函数质元振动速度由于介质发生形变而具有势能，可以证明体元内具有的势能与动能相同。势能Ek、EP同时达到最大同时达到最小平衡位置处最大位移处2.波动的势能振动能量中Ek、EP相互交换，系统总机械能守恒。波动能量中Ek、EP同时达到最大，同时为零，总能量随时间周期变化。3.波动的能量4.波动的能量与振动能量的区别波的传播方向为波线。振动相位相同的各点组成的曲面。某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。波线平面波球面波波前波面波线波面波前§4惠更斯原

7、理一、波动中的几个概念1.波线2.波面3.波前1.介质中波动到的各点，都可看成发射子波的子波源（点波源）。2.任意时刻这些子波的包络面就是新的波前。平面波t+t时刻波面ut波传播方向t时刻波面球面波t+t二、惠更斯原理波在传播过程中，遇到障碍物时其传播方向发生改变，绕过障碍物的边缘继续传播。利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射。波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出子波包络，得到新的波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。三、波的衍射当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。衍射现象是波动