华中科技大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 波动（wave）

第二章波动(Wave) §21机械波的形成和特征 §22行波,简谐波 △§23物体的弹性变形 △§24波动方程 §25波的能量 §2.6惠更斯原理 §27波的叠加,驻波 △§28声波,*地震波,*水波 §29多普勒效应 §210复波,群速度 △§211孤子

1 第二章 波动（Wave） §2.1 机械波的形成和特征 §2.2 行波，简谐波 △§2.4 波动方程 △§2.3 物体的弹性变形 §2.6 惠更斯原理 §2.5 波的能量 §2.7 波的叠加，驻波 △§2.8 声波，*地震波，*水波 §2.9 多普勒效应 *§2.10 复波，群速度 △*§2.11 孤子

§21机械波的形成和特征 机械波的形成 0 8 12 16 2024 t=0 t=T/4 t=T2 t=3T4 t=T 2

2 §2.1 机械波的形成和特征 一. 机械波的形成 ·· · · ·····················t = T/4 t = T/2 ·· · · · · · · ················· · · · · · · · t = 3T/4 ·· ··· · ············ · · · · · · t = T · ··· · · · ·· · ········· t = 0 0 4 8 16 20 ············ 12 ········ ·· ··· 24

弹性媒质的质元受外界扰动而发生振动时, 因媒质各部分间的弹性联系,会使振动传播开去, 这就形成了波动一机械波( mechanical wave)。 “上游”的质元依次带动“下游”的质元振 架时刻某质元的振动状态将在较晚的时刻于 “下游”某处出现。 波动是振动状态的传播,不是媒质的传播。 形成机械波的条件 波源 弹性媒质

3 弹性媒质的质元受外界扰动而发生振动时， 波动是振动状态的传播，不是媒质的传播。 形成机械波的条件    弹性媒质 波源 这就形成了波动—机械波（mechanical wave）。 “上游”的质元依次带动“下游”的质元振 动某时刻某质元的振动状态将在较晚的时刻于 。 “下游”某处出现。 因媒质各部分间的弹性联系，会使振动传播开去

二.波的几何描述 波线( wave line) 表示波的传播方向的射线(波射线) 波面( wave surface) 相位相同的点组成的面(同相面) 波阵面( wave front) 某时刻波到达的各点所构成的面(波前) 波面 平面波 球面波

4 二 . 波的几何描述 波线（wave line）—— 表示波的传播方向的射线（波射线） 波面（wave surface）—— 相位相同的点组成的面（同相面） 波阵面（wave front）—— 某时刻波到达的各点所构成的面（波前） 球面波 平面波 波 线 波面

波的分类 机械波( mechanical wave) 按波的性质电磁波( electromagnetic wave) 按波线与振∫横波( transverse wave) 动方向关系 纵波( longitudinal wave) 演示横波与纵波

5 三 . 波的分类 按波的性质 机械波（ mechanical wave ） 电磁波（electromagnetic wave ）  纵波（longitudinal wave ） 按波线与振 动方向关系 横波（transverse wave ） 演示 横波与纵波

水表面的 波速 波既非横波 又非纵波

6 水表面的 波既非横波 又非纵波。 波速

平面波( plane wave) 按波面形状球面波( spherical wave) 柱面波( cylindrical wave) 按复杂程度∫简谐波( simple harmonic wave) 复波( compound wave) 连续波( continued wave) 按持续时间 脉冲波( pulsating wave) 按波形是「行波( travelling wave) 否传播 驻波( standing wave)

7 按波面形状 平面波（plane wave ） 球面波（spherical wave ） 柱面波（ cylindrical wave ） 按复杂程度 简谐波（simple harmonic wave ） 复波（ compound wave ） 按持续时间 连续波（continued wave ） 脉冲波（pulsating wave ） 按波形是 否传播 行波（ travelling wave ） 驻波（standing wave ）  

四.波的特征量 1.波速u:振动状态传播的速度 它由媒质的性质决定与波源情况无关。 2.周期( period 个完整的波通过波线上的某点所需的时间 它由波源决定(波源、观测者均不动时) 频率( frequency)|y 角频率( angular frequency)a =27M

8 1. 波速 u ： 振动状态传播的速度 它由媒质的性质决定与波源情况无关。 2. 周期（period）T： 一个完整的波通过波线上的某点所需的时间。 它由波源决定（波源、观测者均不动时） 频率（frequency） T 1  = 角频率（angular frequency） = 2  四. 波的特征量

3波长( wave length) 波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。 a=uT 它由波源和媒质共同决定。 波长是波的“空间周期”。 9口

9 3. 波长（wave length） ： 波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。 它由波源和媒质共同决定。  = uT 波长是波的“空间周期”。 x  u

§22行波,简谐波 行波( travelling wave 某种物理量的扰动的传播称为行波。 设ξ为传播的物理量,它沿x轴传播,则 2=f(t--)为沿+x向传播的行波,u为波速 理由 4s4 t时刻 x+△x △t f(t+△t t+△t时刻 x+△x +△x=44f

10 §2.2 行波，简谐波 设  为传播的物理量，它沿 x 轴传播，则 （ ） u x  = f t − 为沿+x 向传播的行波，u 为波速。 某种物理量的扰动的传播称为行波。 ( ) ( ) u x f t x u t u x x f t t −  =  +  +  − ξ x x +Δx x t +Δt 时刻 ξ x x f t 时刻 t x u   = 理由： 一. 行波（ travelling wave ）