4.平面简谐行波.pdf
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第十三章 波的产生和传播
结构框图:
*电磁波
特征量 多普勒效应
波的干涉 平面简谐 波函数
行波
能 量
*声 波
§13.1 平面简谐行波
一. 平面简谐行波
波源处质点的振动通过弹性介质中的弹性力将
振动传播开去,从而形成机械波。
简谐振动 简谐波
波源及介质中各质点均作谐振动
波动的特点:
(1)每个质点只在平衡位置附近振动,不向前运动。
(2 )后面质点重复前面质点的振动状态,有位相落后。
(3 )所有质点同一时刻位移不同,形成一个波形。
(4 )振动状态、波形、能量向前传播。
一 有关机械波的基本概念
1.机械波:机械振动在介质中的传播过程称为机械波
A.前提条件:
存在波源;存在传播振动的弹性介质
B. 波动产生的物理机制:
波是振动质点带动邻近质点振动,由近及远
向外传递振动的结果;是振动的向外传递,不是介
质质点自身向外运动的结果。
波动(wave) (或行波)是振动状态的传播,是能
量的传播,而不是质点的传播。
2.机械波的种类:纵波和横波
纵波:振动方向与波的传播方向平行的波,称为纵波
纵波依靠介质纵向的弹性使振动由近及远向外传播。
纵波可在固体、液体、气体中传播
纵波的特征是有稀密相间的不同介质区域。
横波:振动方向与传播方向垂直的波称为横波
横波依靠介质切向的弹性使振动由近及远向外传播
横波只能在固体中传播。
横波的特征是有凹凸的波峰、波谷。
二 波动过程的描述
描述波动性的几个物理量
(1).波长( ):沿波传播直线上两个相邻同相点
(相位差为2π)之间的距离。
一个波长范围内包含了一个“完整的波”,即包
含了质点振动的各种可能振动步调(相位)
1
描述波的空间周期性 k 空间频率
(2).频率( ):单位时间内给定的完整波的个数。
周期(T):传递一个完整波所需的时间。或:频
率的倒数
1
描述波动的时间周期性 T 时间频率
(3) 波速u 单位时间波向外传播完整波数对应的距离
时间周期性 在一个周期内,某一个确定的振动状态
空间周期性 (相位)在空间正好传播一个波长。
振动相位传播的速度: u
T
u
波的传播速度等
于振动的相位传
播速度
注意: u 相位传播速度:在各向同性介质中为常数
v 质点振动速度: v dy A sin( t )
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