波动_大学物理ppt课件.ppt

《波动_大学物理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、中国人民大学物理系徐靖编§9.1波的基本概念一、波是振动状态的传播波与流的差别.“常常是（水）波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开；就像风吹过庄稼地形成波浪，在那里我们看到波动穿越田野而去，而庄稼仍在原地.”—达·芬奇（LdaVinci,1452—1519）反映了波的基本特征：介质体元只在其平衡位置附近运动，而运动状态在空间传播.机械波与麦浪不同，不需外力（风）去推动各体元的运动，而是依靠介质内部的机制而传播.中国人民大学物理系徐靖编····t=T/4·····················t=T/2··

2、······························t=3T/4·······················t=T····················t=00481620············12·············24中国人民大学物理系徐靖编弹性媒质的质元受外界扰动而发生振动时，因媒质各部分间的弹性联系，会使振动传播开去，这就形成了波动—机械波波动是振动状态的传播，不是媒质的传播。形成机械波的条件“上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。某时刻某质元的振动状态将在较晚的时刻于“下游”某处

3、出现。介质中的质元只在自己的平衡位置附近振动，并不随波前进.中国人民大学物理系徐靖编波源自由振动（无能量补充）——波动不能长期维持受迫振动（有能量补充）——波动才能长期维持简谐振动简谐波（波源及介质中各质点均作谐振动）波线：由波源出发，沿波传播方向的线.波线上任一点的切线方向为该点波的传播方向。波面：某时刻介质中同相点的集合。（球面波.柱面波.平面波...）波前(波阵面)：传在最前面的波面球面波平面波波线波面中国人民大学物理系徐靖编二、波的特征量波的特征：空间和时间上的周期性即介质中各质点振动的周期和频率，由波

4、源振动情况决定。描述波动的时间周期性时间频率同一波线上，相邻的相位差为的两点间的距离描述波动的空间周期性空间频率中国人民大学物理系徐靖编中国人民大学物理系徐靖编三、波形曲线思考：对纵波，波形曲线是不是实际波形？波形曲线如何反映纵波传播过程中介质质点的疏密情况？疏部中心、密部中心各在何处？描述某时刻，波线上各点位移（广义）分布对横波：直观给出该时刻波形和波峰、波谷的位置，波峰波谷中国人民大学物理系徐靖编纵波的波形曲线中国人民大学物理系徐靖编振动曲线波形曲线图形研究对象物理意义特征注意：波形曲线与振动曲线比较某质点

5、位移随时间变化规律某时刻，波线上各质点位移随位置变化规律由振动曲线可知某时刻其方向参看下一时刻状况初相周期T.振幅A由波形曲线可知该时刻各质点位移只有t=0时刻波形才能提供初相波长,振幅A某质点方向参看前一质点对确定质点曲线形状一定曲线形状随t向前平移AtPt0ToAxPt0o中国人民大学物理系徐靖编四.波函数（波动方程的积分形式）波函数：振动量Ψ随时间、空间的变化规律建立波函数的依据波的空间、时间周期性沿波传播方向各质点振动状态（相位）相继落后（滞后效应）简谐振动：微分方程积分形式平面简谐波：积分形式微分

6、方程中国人民大学物理系徐靖编解：以参考点O为坐标原点，波速u的方向为+x,建立一维坐标。设P为波线上任意一点，坐标xP(x)o只讨论一维情况:对平面简谐行波已知：波线上任一点O的振动方程求：该平面简谐波波函数中国人民大学物理系徐靖编方法1O的振动状态传到P所需时间即(1)已知坐标原点振动方程参考点P(x)o中国人民大学物理系徐靖编由于(1)、(2)是一致的即(2)P点相位比O落后方法2P(x)o中国人民大学物理系徐靖编平面简谐波方程的物理意义:波的运动学方程是一个二元函数，位移既是时间t的函数，又是位置x的函数

7、。当x一定，y仅为t的函数，例如x=x1时，即盯住某一位置看，它表示x=x1这一质点随时间作简谐振动，时刻t和t+T的振动状态相同，说明波动过程在时间上具有周期性，振动的周期（频率）和振幅与波源相同，位相落后yTt0振动曲线x一定中国人民大学物理系徐靖编2.t一定，则y仅为x的函数，当t=t1时其中表示任一时刻各质点离开平衡位置的位移的分布。可以看出，波动过程在空间上具有周期性，波长就是波动的空间周期。xy0波动曲线t一定中国人民大学物理系徐靖编练习1.建立向-x方向传播的简谐行波波函数以参考点为原点P相位比

8、O超前P(x)o中国人民大学物理系徐靖编9.3机械波的动力学方程和能量（了解）1.波动方程由得中国人民大学物理系徐靖编二、能量密度（1）能量密度单位体积介质中所具有的能量称为能量密度中国人民大学物理系徐靖编（2）平均能量密度能量密度在一个周期内的平均值为平均能量密度中国人民大学物理系徐靖编0Awxywu处，，处，，能量“一堆一堆”地传播中国人民大学物理系徐靖编二.能流密度→能流波的传播