太原理工《大学物理》李孟春-§12-1机械波的产生和传播

太 原 理 工 大 学 物 理 系1 波 动 振 动 在 空 间 的 传 播 过 程 叫 做 波 动 。 波 动 是 一种 重 要 的 运 动 形 式 。2.常 见 的 波 基 本 概 念（ 1） 机 械 波 ： 机 械 振 动 在 媒 质 中 的 传 播 。（ 2） 电 磁 波 ： 变 化 电 场 和 变 化 磁 场 在 空 间 中 的 传 播 。 机 械 波 与 电 磁 波 的 本 质 不 同 ， 传 播 机 理 不 同 ，但 其 基 本 传 播 规 律 相 同 。 太 原 理 工 大 学 物 理 系一 、 机 械 波 的 产 生1.产 生 条 件 ： 1） 波 源 ； 2） 弹 性 媒 质 . 13-1 机 械 波 的 产 生 和 传 播2.简 谐 波 ： 若 媒 质 中 的 所 有 质 元 均 按 一 定 的 相 位传 播 规 律 做 简 谐 振 动 ， 此 种 波 称 为 简 谐 波 . 弹 性 媒 质 ： 质 元 之 间 以 弹 性 力 相 联 系 。波 源 ： 作 机 械 振 动 的 物 体 。 简 谐 波 是 一 种 最 简 单 、 最 重 要 的 波 ， 一 切 复杂 的 波 都 是 由 简 谐 波 合 成 的 结 果 。以 下 我 们 主 要 讨 论 简 谐 波 。 太 原 理 工 大 学 物 理 系二 、 横 波 和 纵 波横 波 :质 元 振 动 方 向 垂 直 于 波 的 传 播 方 向 。 （ 仅在 固 体 中 传 播 ）特 征 ： 具 有 交 替 出 现 的 波 峰 和 波 谷 . 太 原 理 工 大 学 物 理 系纵 波 :质 元 振 动 方 向 平 行 于 波 的 传 播 方 向 。 （ 可在 固 体 、 液 体 和 气 体 中 传 播 ）特 征 ： 具 有 交 替 出 现 的 密 部 和 疏 部 . 太 原 理 工 大 学 物 理 系2) 媒 质 中 各 质 元 在 各 自 平 衡 位 置 附 近 运 动 . 1) 媒 质 中 各 质 元 受 到 弹 性 力 作 用 .3） 上 游 的 振 动 状 态 被 下 游 重 复 ,所 以 “ 波 是 振动 状 的 传 播 ” 。 5） 有 些 质 元 的 振 动 状 态 相 同 ， 这 些 点 称 作 同相 位 点 。结 论 ：4） 沿 波 的 传 播 方 向 ， 各 质 元 的 相 位 依 次 落 后 。 太 原 理 工 大 学 物 理 系三 、 波 的 几 何 描 述波 线 ： 沿 波 的 传 播 方 向 作 的 一 些 带 箭 头 的 线 。 波线 的 指 向 表 示 波 的 传 播 方 向 。波 阵 面 ： 波 在 同 一 时 刻 到 达 的 各 点 组 成 的 面 。 一 个波 面 上 各 点 是 同 时 开 始 振 动 的 ， 具 有 相 同 的 相 位 ，波 面 又 称 同 相 面 。波 前 ： 最 前 方 的 波 面 即 是 波 前 。平 面 波 ： 波 面 为 平 面球 面 波 ： 波 面 为 球 面柱 面 波 ： 波 面 为 柱 面 太 原 理 工 大 学 物 理 系平 面 波 球 面 波波线波阵面 波阵面波线1、 在 各 向 同 性 煤 质 中 传 播 时 ， 波 线 和 波 阵 面 垂 直 。2、 在 远 离 波 源 的 球 面 波 波 面 上 的 任 何 一 个 小 部 份 ，都 可 视 为 平 面 波 。 太 原 理 工 大 学 物 理 系四 、 波 的 特 征 量 Tu2、 频 率 单 位 时 间 内 波 动 所 传 播 的 完 整 波 的 数 目 .媒 质 中 各 质 元 的 振 动 频 率 。3、 波 速 波 动 过 程 中 ， 某 一 振 动 状 态 （ 即 振 动 相 位 ） 单 位时 间 内 所 传 播 的 距 离 .1.波 长 同 一 波 线 上 两 个 相 邻 同 相 点 间 的 距 离 。 波 形 曲 线 上 一 个 完 整 波 形 的 长 度 .一 个 振 动 周 期 内 波 传 过 的 距 离 。