大學(xué)物理：第五章 機(jī)械波-1

1第五章波動(dòng)2波的共同特征：1具有一定的波速且伴隨能量的傳遞。2具有相同的數(shù)學(xué)規(guī)律和物理特性——干涉、衍射、

反射、折射、偏振。電磁波：變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)在空間機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播過程。的傳播過程。波的分類：3具有周期性。3§5-1

機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播

一、產(chǎn)生機(jī)械波的條件1.波源：作機(jī)械振動(dòng)的物體2.彈性媒質(zhì)：能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)4二.機(jī)械波的形成······t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4·······················t=T····················t=00481620············12···········24這就形成了波動(dòng)—機(jī)械波因媒質(zhì)各部分間的彈性聯(lián)系，會(huì)使振動(dòng)傳播開去，5波動(dòng)是振動(dòng)狀態(tài)的傳播，不是媒質(zhì)的傳播?！吧嫌巍钡馁|(zhì)元依次帶動(dòng)“下游”的質(zhì)元振動(dòng)。質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)將在較晚時(shí)刻于“下游”出現(xiàn)。

····t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4·······················t=T····················t=00481620············12·············246平面波：波面為平面的波

波面

波線球面波：波面為球面的波波面

波線一、波的幾何描述（1）波面：由振動(dòng)相位相同的點(diǎn)所組成的面

（2）波前：最前面的波面（3）波線：表示波傳播方向的直線各向同性介質(zhì)中波線波面§5-2波的基本概念7縱波按波線與振動(dòng)方向關(guān)系橫波二、機(jī)械波的分類按波面形狀平面波球面波柱面波按復(fù)雜程度簡(jiǎn)諧波復(fù)波按持續(xù)時(shí)間連續(xù)波脈沖波按波形是否傳播行波駐波8傳播媒質(zhì)：具有剪切彈性或產(chǎn)生張力機(jī)械橫波只能在固體或柔軟繩索中傳播傳播媒質(zhì)：具有拉壓彈性或容變彈性機(jī)械縱波可在固體、液體或氣體中傳播橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行91011地震波主要包含縱波和橫波。來自地下的縱波（P波）引起地面上下顛簸振動(dòng)。來自地下的橫波（S波）能引起地面的水平晃動(dòng)。橫波是地震時(shí)造成建筑物破壞的主要原因。

由于縱波在地球內(nèi)部傳播速度大于橫波，所以地震時(shí)，縱波總是先到達(dá)地表。這樣，發(fā)生地震時(shí)，一般人們先感到上下顛簸，過數(shù)秒到十幾秒后才感到有很強(qiáng)的水平晃動(dòng)。這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榭v波給我們一個(gè)警告，告訴我們?cè)斐山ㄖ锲茐牡臋M波馬上要到了，快點(diǎn)作出防備。12彈性媒質(zhì)中u波速僅僅取決于媒質(zhì)的彈性和慣性模量密度三.波的特征量1.波速u概念：振動(dòng)狀態(tài)傳播的速度由媒質(zhì)的性質(zhì)決定與波源情況無關(guān)。132.周期T：一個(gè)完整的波通過波線上的某點(diǎn)所需的時(shí)間。由波源決定（波源、觀測(cè)者均不動(dòng)時(shí)）

角頻率:

頻率:3.波長(zhǎng)

：波線上相鄰的振動(dòng)狀態(tài)相同的兩質(zhì)元間的距離。xu由波源和媒質(zhì)共同決定。波長(zhǎng)反映波的“空間周期”。14四、波動(dòng)的傳播特征：····t=T/4·····················t=T/2································t=3T/4·······················t=T····················t=00481620············12·············24各質(zhì)元振動(dòng)的周期（T）與波源相同，各質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)不同（即相位不同），沿波的傳播方向，各質(zhì)元相位依次落后15§5-3平面簡(jiǎn)諧波

一、平面簡(jiǎn)諧波概念所有質(zhì)點(diǎn)作諧振且波面為平面的波平面簡(jiǎn)諧波，在無吸收的、均勻無限大介質(zhì)中傳播。則O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為二、平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程：y=f(x,t)

描述媒質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)位移y隨各點(diǎn)平衡位置x和時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系源xOyPxA-A以坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)為參考點(diǎn)16O點(diǎn)的任一振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)，需要時(shí)間正向波波函數(shù)（波動(dòng)方程）xOyPxA-AxOyPxP點(diǎn)比O點(diǎn)超前時(shí)間反向波波函數(shù)17以波線上x0處點(diǎn)為參考點(diǎn)xOyPxA-Ax0QQ點(diǎn)的任一振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)，需要時(shí)間則Q點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為則波動(dòng)方程：18波動(dòng)方程：結(jié)論：確定波動(dòng)方程的二個(gè)條件波動(dòng)方程其它形式19三、波動(dòng)方程物理意義(正向傳播波為例)1.在空間某位置x=x1，有它表示x=x1