波动学基础ppt课件.ppt

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1、第十一章波动学基础9/9/2021第11章波动学基础振动:于平衡位置，无随波逐流波动:振动的传播过程机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程电磁波：交变电磁场在空间的传播过程物质波：微观粒子的运动，其本身具有的波粒二象性波动的共同特征：具有一定的传播速度，且都伴有能量的传播。能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。波动的种类水波声波天线发射出电磁波9/9/2021波动的共同特征：具有一定的传播速度，且都伴有能量的传播。能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。水波声波天线发射出电磁波一.机械波产生的条件：1.波源——被传播的机械振动2.弹性介质——能够传播机械振动得介质。任意质点离开平衡位置会受

2、到弹性力作用。在波源发生振动后，由于弹性力作用，会带动邻近的质点也以同样的频率振动。这样，就把振动传播出去。故机械振动只能在弹性介质中传播。§11-1机械波的产生和传播9/9/2021二.横波纵波横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行软绳软弹簧波的传播方向质点振动方向波的传播方向质点振动方向波的特征：横波存在波腹和波谷。纵波存在相间的稀疏和稠密区域。9/9/2021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。三。波线、波面和波阵面从波源沿各传播方向所画的带箭头

3、的线，称为波线，用以表示波的传播路径和传播方向。波在传播过程中，所有振动相位相同的点连成的面，称为波面（波阵面）。波面波线波面波线球面波平面波最前面的那个波面称为波前。波在传播过程中波面有无穷多个。在各向同性介质中波线和波面垂直。9/9/2021波在传播过程中，所有振动相位相同的点连成的面，称为波面（波阵面）。波面波线波面波线球面波平面波最前面的那个波面称为波前。波在传播过程中波面有无穷多个。在各向同性介质中波线和波面垂直。三。波线、波面和波阵面从波源沿各传播方向所画的带箭头的线，称为波线，用以表示波的传播路径和传播方向。四.描述波动的物理量波长振动状态完全相同的相邻两质点之间的距离

4、。周期波传播一个波长所需的时间。（该时间内波源正好完成一次全振动，故，波动周期等于振动周期）频率单位时间内传播完整波的个数。（等于波源的振动频率）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。注意：波速是振动能量或振动形式的传播，不是质点的振动速度；波速由弹性介质性质决定，频率(或周期)则由波源的振动特性决定。9/9/2021波长振动状态完全相同的相邻两质点之间的距离。周期波传播一个波长所需的时间。（该时间内波源正好完成一次全振动，故，波动周期等于振动周期）频率单位时间内传播完整波的个数。（等于波源的振动频率）波速单位时间内振动状态(振动相

5、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。注意：波速是振动能量或振动形式的传播，不是质点的振动速度；波速由弹性介质性质决定，频率(或周期)则由波源的振动特性决定。一、波函数的建立——描述波传播到的各点的质点的振动状态，也叫波动表达式。平面波在传播过程中，波线上的各质点都作同频率同振幅的简谐运动——叫做平面简谐波。§11-2平面简谐波的波函数设波源的振动表达式为（x＝0）：P点处质点的振动比o点的振动落后xu时间9/9/2021一、波函数的建立——描述波传播到的各点的质点的振动状态，也叫波动表达式。平面波在传播过程中，波线上的各质点都作同频率同振幅的简谐运动——叫做平

6、面简谐波。§12-2平面简谐波的波函数设波源的振动表达式为（x＝0）：P点处质点的振动比o点的振动落后xu时间即t=x/u时，P点的振动状态与O点t=0时的状态相同。P为任意点，所以波动表达式为：P点的振动表达式：——平面简谐波的波函数如果波沿x轴的负方向传播，则P点的相位要比O点的相位超前t=x/u波动表达式为9/9/2021即t=x/u时，P点的振动状态与O点t=0时的状态相同。P为任意点，所以波动表达式为：P点的振动表达式：——平面简谐波的波函数如果波沿x轴的负方向传播，则P点的相位要比O点的相位超前t=x/u波动表达式为若波源在x＝x0处，则将代入上两式，波函数也可表答为：二

7、、波函数的物理意义9/9/2021二、波函数的物理意义当x=x0(常数)时，表示x0处质元的振动表达式。(2)当t=t0(常数)时，表示各质元的位移分布函数。对应函数曲线——波形图yxOx1x2u波形图的分析：a.可表示振幅A，A波长λ；λb.波形图中x1和x2两质点的相位差:波程差9/9/2021波形图的分析：a.可表示振幅A，波长λ；b.波形图中x1和x2两质点的相位差:yxOx1x2uAλc.从某一时刻的波形图，经一段时间t后的波形图：将波形沿波速方