电子科技大学：《振动理论与声学原理 Vibration and Acoustics》课程教学资源（课件讲稿）第五章 波与声学基础（波动学基础、声学基础）

振动理论与声学原理 第五章波与声学基础 波动学基础 声学基础 3

3 第五章 波与声学基础 波动学基础 声学基础

振动、波动和声之间的关系 振动 ■广义振动：任一物理量（如位移、电流等)在某一位 置附近反复变化。 ■机械振动：物体在某一位置附近来回作往复运动。 ▣ 波动 ■振动在介质中传播称为波，各种类型的波有类似的波 动方程。 声波：可以为人耳识别的波。 声源的振动 弹性媒介振动 声波 空气、固体、液体

4 振动、波动和声之间的关系 p 振动 n 广义振动：任一物理量（如位移、电流等）在某一位 置附近反复变化。 n 机械振动：物体在某一位置附近来回作往复运动。 p 波动 n 振动在介质中传播称为波，各种类型的波有类似的波 动方程。 p 声波：可以为人耳识别的波。 声源的振动 弹性媒介振动 声波 空气、固体、液体

一、波动学基础一 机械波 波动是振动的传播过程；振动是激发波动的波源 机械波 机械振动在弹性介质中的传播 波动 电磁波 交变电磁场在空间的传播 冬机械波的传播需有传播振动 日 能量传播 两类波的不同之处 的介质； 两类波的共同特征 宁 反射 折射 5 干涉 电磁波的传播可不需介质， 衍射 5

5 波动是振动的传播过程; 振动是激发波动的波源. 机械波 电磁波 波动 机械振动在弹性介质中的传播. 交变电磁场在空间的传播. 两 类 波 的 不 同 之 处 v机械波的传播需有传播振动 的介质; v电磁波的传播可不需介质. 2能量传播 2反射 2折射 2干涉 2衍射 两 类 波 的 共 同 特 征

一、波动学基础 一机械波 1、机械波的产生 产生条件：1)波源； 2)弹性介质. 波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播 机械波传播的是波源（及各质点）的振动状态和能量 2、机械汲的分类 1)横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波， (横波在介质中传播时，介质中产生切变，只能在固体中传播) 切变：即剪切变形，指媒质各层之间发生平行于这些层的相对移动)

6 1、机械波的产生 产生条件：1）波源； 2）弹性介质. 波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播. 机械波传播的是波源（及各质点）的振动状态和能量 注意 2、机械波的分类 1）横波: 质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （横波在介质中传播时，介质中产生切变，只能在固体中传播 ） 切变:即剪切变形，指媒质各层之间发生平行于这些层的相对移动）

一、波动学基础一 机械波 2、机械波的分类： 1)横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波， (横波在介质中传播时，介质中产生切变，只能在固体中传播) 特征：具有交替出现的波峰和波谷 7

7 （横波在介质中传播时，介质中产生切变，只能在固体中传播 ） 特征：具有交替出现的波峰和波谷 2、机械波的分类： 1）横波: 质点振动方向与波的传播方向相垂直的波

动画 黄皮：质点的振动方向与波的传播方向垂直 质点振动方向 ◆ 软绳 波的传播方向 抖动一下，产生一个脉冲横波 质点振动方向 软绳 波的传播方向 连续抖动，产生连续横波

8 软绳 质点振动方向 波的传播方向 抖动一下，产生一个脉冲横波 连续抖动，产生连续横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直 波的传播方向 质点振动方向 软绳

一、波动学基础一 机械波 2、机械波的分类 2)纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波， 纵波在介质中传播时，介质中产生容变、能在固体、液体、 气体中传播 容变：拉伸压缩变形 特征：具有交替出现的密部和疏部 9

9 2）纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. 纵波在介质中传播时，介质中产生容变，能在固体、液体、 气体中传播 2、机械波的分类 容变:拉伸压缩变形 特征：具有交替出现的密部和疏部

动画 从皮：质点的振动方向与波的传播方向平行 质点振动方向 软弹簧 波的传播方向 抽送一下，产生一个脉冲纵波 质点振动方向 软弹簧 波的传播方向 连续抽送，产生连续纵波 在机械波中，横波只能在固体中出现；纵波可在气体、液体和固体中出现。空气 中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或横波。 10

10 抽送一下，产生一个脉冲纵波 软弹簧 软弹簧 波的传播方向 质点振动方向 连续抽送，产生连续纵波 波的传播方向 质点振动方向 在机械波中，横波只能在固体中出现；纵波可在气体、液体和固体中出现。空气 中的声波是纵波。液体表面的波动情况较复杂，不是单纯的纵波或横波。 质点的振动方向与波的传播方向平行

一、波动学基础一 机械波 3、波线和波面 波场-一波传播到的空间。 波线（波射线）-一代表波的传播方向的射线。 波面-一波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。 波前（波阵面）-一某时刻波源最初的振动状态传到的波面。 各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。 沿波线方向各质点的振动相位依次落后。 11

11 3、波线和波面 波场--波传播到的空间。 波面--波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。 波前（波阵面）--某时刻波源最初的振动状态传到的波面。 波线（波射线）--代表波的传播方向的射线。 各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。 沿波线方向各质点的振动相位依次落后

平面波 波线 波线 波面 波面 球面波 波线 波线 波面 波面 12

12 波线 波面 波面 波线 平面波 球面波 波面 波线 波线 波 面