《大学物理》PPT参考资料：第二章 波动 wave（2.1-2.4）2 .1 机械波的产生,形成和和传播 2 .2 波的周期性和波速 2.3 简谐波的波函数（表达式）2.4 波所传播的能量

第二章波动 (wave)

1 第二章 波动 （wave）

前言 1.振动在空间的传播过程叫做波动 2.常见的波有两大类 (1)机械波(机械振动的传播) (2)电磁波(交变电场,磁场的传播) 此外,在微观领域中还有物质波 3各种波的本质不同, 但其基本传播规律有许多相同之处

2 前言 1. 振动在空间的传播过程叫做波动 2. 常见的波有两大类: 此外,在微观领域中还有物质波。 3. 各种波的本质不同, 但其基本传播规律有许多相同之处. (1) 机械波(机械振动的传播) (2)电磁波（交变电场，磁场的传播）

△52.1机械浪的产生形成和和传播 Δ§2.2波的周期性和浪速 机械波( mechanical wave)的产生 1.产生条件:(1)振动源(2)媒质 2.弹性波:机械振动在弹性媒质中的传播 质元之间以弹性力相联 3.简波SHW波源作简谐振动在波传 到的区域,媒质中的质元均作简谐振动

3 §2 .1 机械波的产生,形成和和传播 一. 机械波(mechanical wave)的产生 1. 产生条件: (1)振动源 (2)媒质 2. 弹性波: 机械振动在弹性媒质中的传播  质元之间以弹性力相联 3. 简谐波 系 (S.H.W):波源作简谐振动, 在波传 到的区域,媒质中的质元均作简谐振动. §2 .2 波的周期性和波速

横波:质元振动方向⊥波的传播方向 纵波:质元振动方向‖波的传播方向 7★水波是横波吗? ★质元并未“随波逐流” “上游”的质元依次带动 “下游”的质元振动

4 ★水波是横波吗? 横波: 质元振动方向 ⊥ 波的传播方向 纵波: 质元振动方向 ‖波的传播方向 ★质元并未“随波逐流” . “上游”的质元依次带动 “下游”的质元振动

波是振动状态\位相的传播 某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于 “下游”某处出现。 不同的振动状态相应不同的位相。 沿波的传播方向, 各质元的位相依 传播方向 B 次落后。 △X 图中B点比A点 2丌 的位相落后: △φ= △x

5 x 传播方向 · · A B x u 图中 B点比A点 的位相落后： 二. 波是振动状态\位相的传播 沿波的传播方向, 各质元的位相依 次落后。  = x    2 不同的振动状态相应不同的位相。 某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于 “下游”某处出现

波形曲线(波形图) 1.波形曲线(x曲线) ◆不同时刻对应有不同的波形曲线 ◆每过一个周期,波形向前传播一个波长 的距离 ◆波形曲线即能反映横波,也能反映纵波 的质点位移情况

6 三. 波形曲线(波形图)  每过一个周期,波形向前传播一个波长 的距离. 1. 波形曲线(⎯ｘ曲线) o  x u  t  波形曲线即能反映横波,也能反映纵波 的质点位移情况  不同时刻对应有不同的波形曲线

2.注意区别波形曲线和振动曲线 波形曲线ξx,振动曲线ξt 波形曲线上应标明时刻t、传播方向 振动曲线上应标明哪个质元 3.要求掌握 1)由某时刻的波形曲线 →画出另一时刻的波形曲线 2)由某时刻的波形曲线 →确定某些质元的振动趋势 →画出这些质元的振动曲线 3)由某质元的振动曲线 →画出某时刻的波形曲线7

7 2.注意区别波形曲线和振动曲线 波形曲线 ⎯x , 振动曲线 ⎯t 振动曲线上应标明 哪个质元 波形曲线上应标明 时刻 t 、传播方向 3.要求掌握 1)由某时刻的波形曲线 → 画出另一时刻的波形曲线 2)由某时刻的波形曲线 →确定某些质元的振动趋势 →画出这些质元的振动曲线 3)由某质元的振动曲线 →画出某时刻的波形曲线

四.波的特征量 1.波长:两相邻同相点间的距离 2.波的频率ν:媒质质点(元)的振动频率 即单位时间传过媒质中某点的波的个数 通常波的频率v=波源的振动频率vs 3.波速u:单位时间波所传过的距离 u=λ压T=v入 波速u又称相速度(位相传播速度)。 周期T代表了时间周期性。 波长λ代表了空间周期性

8 四. 波的特征量 1.波长 : 两相邻同相点间的距离. 2. 波的频率: 媒质质点(元)的振动频率 , 即单位时间传过媒质中某点的波的个数 . 通常 波的频率 = 波源的振动频率s 3. 波速u : 单位时间波所传过的距离. u = T =  波速ｕ又称相速度(位相传播速度)。 周期 T 代表了时间周期性。 波长  代表了空间周期性

波速取决于 ◆媒质的性质 ◆波的类型 五.波速与弹性媒质的性质波的类型的关系 (1)长变 △ +△l (长变应力)(长变应变) Y-杨氏弹性模量

9 波速取决于:  媒质的性质  波的类型 五. 波速与弹性媒质的性质\波的类型的关系 (1)长变  0  = Y S F Y-杨氏弹性模量 (长变应力) (长变应变) l0 l0 + l F F s

(2)切变 △d (切变应力)(切变应变) N-切变弹性模量 (3)容变 P+△P △ △P=-B P+△P V+△V P+△P (容变应力)(容变应变) P+△P 容变 B-容变弹性模量

10  d F切 F切 D s (2)切变 D d N S F  = (切变应力) (切变应变) N-切变弹性模量 D d N S F  = P+P 容变 P+P P+P P+P V+V (3) 容变 V V P B   = − (容变应力) (容变应变) B-容变弹性模量