10-1 機(jī)械波的幾個(gè)概念

第十章波動(dòng)10-1機(jī)械波的有關(guān)概念10-2平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)10-3波的能量能流密度10-4惠更斯原理波的衍射和干涉本章目錄物理學(xué)第五版10-5駐波10-7平面電磁波（簡(jiǎn)介）10-6多普勒效應(yīng)**（1）了解機(jī)械波的形成、橫波與縱波，掌握描述波動(dòng)的物理量、平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)、波函數(shù)(波動(dòng)方程)的物理意義。（2）了解波動(dòng)能量的傳播、能流和能流密度。（3）理解惠更斯原理對(duì)波的衍射、波的反射和折射的解釋。（4）了解波的迭加原理，掌握波的干涉，理解駐波的形成及特征。（5）了解聲波、超聲波及多普勒效應(yīng)。

教學(xué)要求物理學(xué)第五版10-1機(jī)械波的幾個(gè)概念聲波水波電磁波無處不在的波機(jī)械波(如聲波、水波）電磁波（無線電波、光波）波的種類：物質(zhì)波：微觀粒子的運(yùn)動(dòng),其本身具有的波粒二象性.

都具有一定的傳播速度

在波傳播過程中都伴隨有能量的傳播

都具有反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象水面波的折射光波的折射波動(dòng)的共同特征機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)（固體、液體和氣體）內(nèi)傳播就形成了機(jī)械波。機(jī)械波的形成波動(dòng)產(chǎn)生的條件：能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)（空氣、水、鋼鐵等）2介質(zhì)作機(jī)械振動(dòng)的物體（聲帶、樂器等）

1波源橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直縱波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相同手移動(dòng)方向手移動(dòng)方向波傳播方向波傳播方向介質(zhì)——繩介質(zhì)——彈簧機(jī)械波的兩種基本形式

特點(diǎn)：波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向垂直

橫波

縱波（疏密波）

特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致復(fù)雜波（本章研究對(duì)象）特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成例如：水波、地震波

簡(jiǎn)諧波振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系振動(dòng)——波動(dòng)的成因波動(dòng)——振動(dòng)的傳播

1、波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播.注意注意

2、各質(zhì)點(diǎn)之間以彈性力相互作用著，回復(fù)力的作用使質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)（相位）由近及遠(yuǎn)地傳播。注意3、各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)的差別僅在于，后開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)比先開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在步調(diào)上落后一段時(shí)間。Oy

波傳播方向上相鄰兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離（一完整波的長(zhǎng)度），兩質(zhì)點(diǎn)間的相位差是2

。

波長(zhǎng)描述波動(dòng)的物理量橫波：相鄰兩個(gè)波峰或相鄰兩個(gè)波谷中心間的距離縱波：相鄰兩個(gè)密部中心或兩個(gè)疏部中心間的距離.周期、頻率

周期：波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)距離所需的時(shí)間，或一完整波通過波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間.頻率

單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目.（1內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）描述波動(dòng)的物理量波速

鋼鐵中

水

中

例如，聲波在空氣中描述波動(dòng)的物理量波速：波在介質(zhì)中傳播的速度，即某一振動(dòng)狀態(tài)在單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離.波速由介質(zhì)決定固體內(nèi)橫波的傳播速度：固體內(nèi)縱波的傳播速度：液體、氣體中縱波的傳播速度：對(duì)彈性波而言，波的傳播速度決定于介質(zhì)的慣性和彈性，具體地說，就是決定于介質(zhì)的質(zhì)量密度和彈性模量，而與波源無關(guān)。波速

四個(gè)物理量的聯(lián)系注意周期或頻率只決定于波源的振動(dòng)波速?zèng)Q定于介質(zhì)的性質(zhì)說明：由波的形成過程可知，振源振動(dòng)時(shí)，經(jīng)過一個(gè)振動(dòng)周期，波沿波線傳出一個(gè)完整的波形，所以，波的傳播周期（或頻率）=波源的振動(dòng)周期（或頻率）。由此可知，波在不同的介質(zhì)中其傳播周期（或頻率）不變。例1

在室溫下，已知空氣中的聲速為340m﹒s-1，水中的聲速為1450m﹒s-1，求頻率為200Hz和2000Hz的聲波在空氣中和水中的波長(zhǎng)各為多少？

解由，頻率為200Hz和2000Hz的聲波在空氣中的波長(zhǎng)在水中的波長(zhǎng)波的幾何描述1波射線（波線）波的傳播方向2波面（同相面）振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的面3波陣面（波前）波前波前某一時(shí)刻由波源最初振動(dòng)狀態(tài)傳到的各點(diǎn)所連成的曲面。波前是最前面的波陣面波前波前波線和波陣面的性質(zhì)（3）各向同性介質(zhì)中，波線垂直于波陣面.

（2）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播.（1