水波的反射与折射doc资料.ppt

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1、水波的反射与折射2.波動的性質：波動是一種質點的集體動作，波所傳播的不是質點而是能量，而質點只是在原處附近振動。波在同一介質中具有相同的波速，與質點振動速度及振幅無關。波動在同一介質中傳播時，波形保持不變。3.波的種類：(1)依是否需要介質來傳遞：力學波：需借介質來傳播的波動。本章所討論的皆為力學波。非力學波：不需介質來傳遞的波動，如電磁波、重力波等。(2)依介質的振動方向來區分：橫波：介質的振動方向與波的前進方向垂直。縱波：介質的振動方向與波的前進方向平行。(3)依傳播空間的維度來區分：一維波：傳播空間為一維者，如繩波、彈簧波等。二維波：傳播空間為二維者

2、，如水波。三維波：傳播空間為二維者，如聲波、電磁波等。(4)依傳播情形來區分：行進波：波形以某一速度前進之波動。駐波：波形不前進之合成波動。例題：考慮一繩上沿+x方向傳播的脈波，在時間t=0s時的波形如圖所示。假設繩上的波速為20m/s，考慮繩上P點的運動，其坐標為x=30m，下列敘述何者正確？(A)P點將朝+y方向移動(B)P點將朝–y方向移動(C)P點在t=0.5s時的位移最大(D)P點在t=1.0s時的位移最大(E)P點在t=0.5s時，沿+y方向的速度為20cm/s。答案：AD1.週期列波：一細繩連接於鉛直振動的彈簧，可產生正弦的週期列波。振幅A：

3、質點振動時與其平衡位置的最大距離。週期T：質點完成一次振動的時間。頻率f：單位時間內振動的次數。f=1/T波長λ：波動經過一個週期所行進的距離，亦即相鄰兩波峰或相鄰兩波谷之間的距離。波速v：由波長的定義可知v＝λ/T＝fλ§2-2週期波例題：波列很長的四個橫波，都沿正x軸方向傳播，若x軸上O與P兩點間距離為L，在時間看到此四個波的部份波形分別如圖的甲、乙、丙及丁所示，其波速分別為4v、3v、2v及v。則下列敘述中哪些正確？(A)頻率大小依序為丁>丙>乙>甲(B)甲與丁的週期相同，乙與丙的頻率相同(C)甲的波長是乙的兩倍，乙的波長則是丁的兩倍(D)在時間後，

4、O點最早出現下一個波峰的是乙(E)在時間後，O點最早出現下一個波谷的是丙【96指考】答案：BCDE例題：如圖示，一正弦的波動沿彈簧向右前進，則如圖之瞬間：(1)哪些點的位移向下？(2)哪些點的振動方向向上？(3)哪些點的瞬時速率最大？(4)哪些點是瞬間靜止的？ABCGDEF答：(1)DEF(2)CGD(3)G(4)BE例題：右圖中實線為一列向右方行進的橫波在t=0時的波形，而虛線則為此列橫波在t=0.5秒時的波形，若此列橫波的週期為T，且0.3秒

5、公尺∕秒(E)2公尺∕秒。012345678y公分x公尺答案：D2.弦上橫波的波速：v例題：一弦長10m，質量為100g，兩端施以5kgw的拉力，並使之連續振動產生週期波，每秒振動70次，則此弦波的波長若干？答案：1m例題：一彈簧之力常數為k，原長為L，將其伸長至總長度為2L與3L時，波動在其中之傳播速率之比為若干？例題：一遵守虎克定律之均勻彈性繩，其長度為L，將此彈性繩均勻拉長至1.2L之長度，並將其兩端固定，測得繩上橫波之波速為v；今將此彈性繩再均勻拉長至1.6L，並將其兩端固定，則繩上橫波之波速應為。[88.日大]答案：2v1.固定端：反射波上下顛倒

6、，左右相反。§2-3繩波的反射和透射2.自由端：反射波左右相反，上下不顛倒。固定端自由端3.細繩到粗繩：反射波：上下顛倒，左右相反，波速不變，波長不變，振幅變小。透射波：上下不顛倒，左右不相反，波速變小，波長變短，振幅變小，。4.粗繩到細繩：反射波：上下不顛倒，左右不相反，波速不變，波長不變，振幅變小。透射波：上下不顛倒，左右不相反，波速變快，波長變長，振幅變大，。5.一般公式：波由線密度為μ1之繩傳至線密度為μ2之繩中，則入射波、反射波與透射波的振幅y0、y1與y2具有下列關係：振幅符號相反表波形上下顛倒例題：當脈動波沿第一彈簧通過接點傳到第二彈簧時，如

7、第二彈簧的重量與第一彈簧相比小得可以忽略時，則反射脈動較原有入射脈動[62.日大](A)振幅變為極小，且形狀上下相同(B)振幅變為極小，但形狀上下顛倒(C)振幅大為增加，且形狀上下相同(D)振幅大約相等，但形狀上下顛倒(E)振幅大約相等，且形狀上下相同。答案：E例題：由一彈性繩之一端送一脈動，脈動在連結點的反射波，波形與入射波比較是上下顛倒且波幅減小，則透射波與入射波比較時(A)反射波的波速較小(B)透射波的波速較小(C)同一時刻，透射波離連結點較近(D)透射波的波幅較小(E)透射波的波長較長。答案：BCD§2-4波的重疊原理1.重疊原理：數個脈波在同一介

8、質交會時，則任何時刻，合成波上介質的位移等於數個脈波各自獨立時位移