广东工业大学：《大学物理》课程教学资源（课件讲稿）第三篇 振动和波动 第7章 波动学基础（机械波的形成和传播、平面简谐波的波函数）

(但度本2黄大穷 第7章波动学基础 大雪曲理A款章 第7章 波动学基础

第7章 波动学基础 大学物理A教案 第7章 波动学基础

国桑水2美大皇 第7章波动学基础 大季备理A教素 波动(1) 主要内容： ⊙机械波的形成和传播 ⊙平面简谐波的波函数

第7章 波动学基础 大学物理A教案 波动(1) 主要内容： 机械波的形成和传播 平面简谐波的波函数

廉本2黄大等 第7章波动学基础 大营物理A教素 dong Univereity of T §7.1机械波的产生与传播 波动一 振动状态的传播过程 波动分为两大类一机械波与电磁波 机械波一 机械振动在介质中的传播 电磁波一电磁振动在空间中的传播 两类波本质不同，但都有波动的共同特征： 如：传播速度，能量的传播，产生发射、折射和衍射等。 本章讨论机械波。 1、机械波产生的条件一波源（振动源）和弹性介质 2、两种机械波一横波与纵波

第7章 波动学基础 大学物理A教案 §7 1. 机械波的产生与传播 机械波的产生与传播 波动分为 大类 机械波与电磁波 波动 —— 振动状态的传播过程 波动分为两大类 —— 机械波与电磁波 机械波 —— 机械振动在介质中的传播 电磁波 —— 电磁振动在空间中的传播 两类波本质不同, 但都有波动的共同特征: 如: 传播速度, 能量的传播, 产生发射、折射和衍射等。 产生发射、折射和衍射等。 本章讨论机械波。 1、机械波产生的条件 —— 波源(振动源)和弹性介质 2、两种机械波 —— 横波与纵波

(但亲本2*大皇 第7章波动学基础 大号曲视A教素 横波(transverse wave)) 纵波longitudinal wave) 质点振动方向 软绳 波的传播方向 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直 质点振动方向三 软弹簧 波的传播方向 纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行

第7章 波动学基础 大学物理A教案 横波(transverse wave) (transverse wave) 纵波(longitudinal wave) (longitudinal wave) 质点振动方向 软绳 波的传播方向 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直 质点振动方向 软弹簧 波的传播方向 纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行

国桑水2黄大等 第7章 波动学基础 大季备理A教素 3、机械波的传播特征 (1)波动是振动状态的传播。介质中各质点仅 在各自平衡位置附近振动，并未“随波迁移”。 (2)各质点都依次重复波源的振动，频率相同， 只是“起步”不同，亦即振动的初相不同。沿着 波的传播方向各质点的振动相位依次落后。 (3)波动传播的过程是能量的传播过程

第7章 波动学基础 大学物理A教案 3、机械波的传播特征 （1）波动是振动状态的传播。介质中各质点仅 介质中各质点仅 在各自平衡位置附近振动，并未“随波迁移”。 （2）各质点都依次重复波源的振动 频率相同 ）各质点都依次重复波源的振动，频率相同， 只是“起步”不同，亦即振动的初相不同。沿着 波的传播方向各质点的振动相位依次落后。 （3）波动传播 程 能 传播 程 的过程是能量的传播过程

亲本2*大字 第7章波动学基础 大营物理A教素 4、描述波动的物理量 同一波线上两个相邻的、相 (1)波长(wavelength)入 位差为2π的质点之间的距离。 19 000 000000 波长反映了波动在空间上的周期性 (2)波的周期T 波前进一个波长的距离所需要的 时间 波的频率y 周期的倒数V=

第7章 波动学基础 大学物理A教案 4、描述波动的物理量 （1）波长 (wavelength)  —— 同一波线上两个相邻的、相 位差为 2π 的质点之间的距离。 y  x 波长反映了波动在空间上的周期性 （2）波的周期 T —— 波前进 个波长的距离所需要的 1 波前进一个波长的距离所需要的 时间 T 1 波的频率  —— 周期的倒数  

国亲本2堂大净■ 第7章波动学基础 大雪备馆A教素 波的周期和频率就是介质中各质点的振动周期和频率，等 于波源的振动周期和频率。 周期和频率反映了波动在时间上的周期性 (3)波速u一 单位时间振动传播的距离，波速也就是振 动相位的传播速度(phase velocity) 机械波在介质中传播的速度与介质的弹性和密度有关。 纵波在液体和气体中的波速为 u= K为体积模量 p为媒质密度. 横波在固体中的波速为 G为切变模量 P为媒质密度

第7章 波动学基础 大学物理A教案 波的周期和频率就是介质中各质点的振动周期和频率，等 于波源的振动周期和频率。 周期和频率反映了波动在时间上的周期性 单位时间振动传播的距离，波速也就是振 动相位的传播速度(phase velocity) （3）波速 u —— 动相位的传播速度(phase velocity) 机械波在介质中传播的速度与介质的弹性和密度有关。  K 纵波在液体和气体中的波速为 u  K 为体积模量,   为媒质密度. G G 为切变模量  横波在固体中的波速为 u  G 为切变模量,  为媒质密度

四廉水2美大室 第7章 波动学基础 大季备理A教素 纵波在固体中的波速为 21= E为杨氏模量， 0 P为媒质密度. 可见：波速和波长由介质的性质决定，而波的频率与 介质的性质无关，由波源决定。 波速u、波长入和 频率y的关系 上式对机械波、电磁波都适用

第7章 波动学基础 大学物理A教案 纵波在固体中的波速为 E 为杨氏模量  u  E 为杨氏模量,  为媒质密度. 可见：波速和波长由介质的性质决定，而波的频率与 介质的性质无关，由波源决定。   u   波速 u、波长 和 频率 的关系  T 上式对机械波 电磁波都适用 频率 的关系 上式对机械波、电磁波都适用

国大道 第7章波动学基础 文雪曲缠A教素 5、波的几何描述一波线、波面和波阵面 从波源沿各传播方向所画的带箭头的线，称为波线(wave ry),用以表示波的传播路径和传播方向。 波在传播过程中，所有振动相位相同的点连成的面，称 为波面(wave surface)。又称同相面。 最前面的那个波面称为波前(wave fron)。 在各向同性介质中波线和波面垂直。 波面 波线 波 波面 球面波 平面波

第7章 波动学基础 大学物理A教案 5、波的几何描述—— 波线、波面和波阵面 从波源沿各传播方向所画的带箭头的线，称为波线(wave ray)，用以表示波的传播路径和传播方向。 波在传播过程中，所有振动相位相同的点连成的面，称 为波面(wave surface) surface)。又称同相面。 最前面的那个波面称为波前(wave front)。 在各向同性介质中波线和波面垂直。 波面 波线 波面 波线 球面波 平面波

(但亲本2*大皇 第7章波动学基础 6、惠更斯原理Huygens principle) 介质中波动传播到达的各点，都可以看作是发射子波的 波源，在其后的任一时刻，这些子波波面的包络就是新的波前。 根据此原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以决定下 一时刻的波阵面。 子波源 新波前 子波波面

第7章 波动学基础 大学物理A教案 6、惠更斯原理 (Huygens principle) 介质中波动传播到达的各点，都可以看作是发射子波的 波源 在其后的任 时刻 这些子波波面的包络就是新的波前 6、惠更斯原理 (Huygens principle) 波源，在其后的任一时刻，这些子波波面的包络就是新的波前。 根据 原 只要知 某 时刻的波阵面 就可以决定下 此原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以决定下 一时刻的波阵面。 子波源 新波前 子波波面