大學(xué)物理A1課件機(jī)械波PPT課件

1、2021-4-29 2021-4-29 6.1 6.1 機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播和描述機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播和描述 6.2 6.2 平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù) 6.3 6.3 波的能量波的能量 6.4 6.4 惠更斯原理波的衍射、反射和折射惠更斯原理波的衍射、反射和折射 6.5 6.5 波的干涉波的干涉 6.6 6.6 駐駐 波波 6-7 6-7 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 2021-4-29 振動(dòng)振動(dòng):于平衡位置，無隨波逐流于平衡位置，無隨波逐流 波動(dòng)波動(dòng): : 振動(dòng)的傳播過程振動(dòng)的傳播過程 ：機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程 交變電磁場(chǎng)在空間的傳播過程交變電磁場(chǎng)在空間

2、的傳播過程 微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，其本身具有的波粒二象性微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，其本身具有的波粒二象性 2021-4-29 具有一定的傳播速度，且具有一定的傳播速度，且 都伴有能量的傳播。能產(chǎn)生都伴有能量的傳播。能產(chǎn)生 反射、折射、干涉和衍射等反射、折射、干涉和衍射等 現(xiàn)象。現(xiàn)象。 2021-4-29 6.1 機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播和描述機(jī)械波的產(chǎn)生、傳播和描述 Y x 0 u 與媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)與媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān) 機(jī)械波機(jī)械波一群質(zhì)一群質(zhì) 點(diǎn)點(diǎn)，以彈性力相聯(lián)以彈性力相聯(lián) 系。其中系。其中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在外力作用下振動(dòng)，在外力作用下振動(dòng)， 引起其他質(zhì)點(diǎn)也相引起其他質(zhì)點(diǎn)也相 繼振動(dòng)繼振動(dòng). . 媒質(zhì)媒質(zhì) 波源波源

3、 2021-4-29 1. 波源波源被傳播的機(jī)械振動(dòng)被傳播的機(jī)械振動(dòng) 2. 彈性介質(zhì)彈性介質(zhì)能夠傳播機(jī)械能夠傳播機(jī)械 振動(dòng)得介質(zhì)。振動(dòng)得介質(zhì)。 任意質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置會(huì)受到任意質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置會(huì)受到 彈性力作用。在波源發(fā)生振動(dòng)后，彈性力作用。在波源發(fā)生振動(dòng)后， 由于彈性力作用，會(huì)由于彈性力作用，會(huì)帶動(dòng)帶動(dòng)鄰近的鄰近的 質(zhì)點(diǎn)也以同樣的頻率振動(dòng)。這樣，質(zhì)點(diǎn)也以同樣的頻率振動(dòng)。這樣， 就把振動(dòng)傳播出去就把振動(dòng)傳播出去。 故機(jī)械振動(dòng)只能在彈性介質(zhì)故機(jī)械振動(dòng)只能在彈性介質(zhì)中傳播。中傳播。 2021-4-29 6.1.2 6.1.2 橫波與縱波橫波與縱波 橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直 軟繩 波的傳

4、播方向 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 橫波存在波腹和波谷橫波存在波腹和波谷 2021-4-29 縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行 軟彈簧 波的傳播方向 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 縱波存在相間的稀疏和稠密區(qū)域?？v波存在相間的稀疏和稠密區(qū)域。 機(jī)械波中，橫波只能在固體中出現(xiàn)；機(jī)械波中，橫波只能在固體中出現(xiàn)； 縱波可在氣體、液體和固體中出現(xiàn)?？v波可在氣體、液體和固體中出現(xiàn)。 空氣中的聲波是縱波?？諝庵械穆暡ㄊ强v波。 液體表面的波動(dòng)情況較復(fù)雜，不是單純的縱波或橫波。液體表面的波動(dòng)情況較復(fù)雜，不是單純的縱波或橫波。 2021-4-29 從波源沿各傳播方向從波源沿各傳播方向 所畫的帶箭頭的線，用以所畫的帶箭頭的線，用以 表示波

5、的傳播路徑和傳播表示波的傳播路徑和傳播 方向。方向。 波面波面 波波線線 波面波面 波波線線 球面波球面波 平面波平面波 最前面的那個(gè)波面稱為最前面的那個(gè)波面稱為。 波在傳播過程中波面有無窮多個(gè)。波在傳播過程中波面有無窮多個(gè)。 在各向同性介質(zhì)中波線和波面垂直。在各向同性介質(zhì)中波線和波面垂直。 波在傳播過波在傳播過 程中，所有振動(dòng)相位相同的點(diǎn)程中，所有振動(dòng)相位相同的點(diǎn) 連成的面連成的面. . 2021-4-29 波長波長 ：沿波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的、相：沿波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的、相 位差為位差為 的振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)之間的距離，即一個(gè)完整的振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)之間的距離，即一個(gè)完整 波形的長度波形的長度. 2 O

6、 y A A- u x 2021-4-29 周期周期 ：波前進(jìn)一個(gè)波長的距離所需要：波前進(jìn)一個(gè)波長的距離所需要 的時(shí)間的時(shí)間. T T1 T uTu u 頻率頻率 ：周期的倒數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)波：周期的倒數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)波 動(dòng)所傳播的完整波的數(shù)目動(dòng)所傳播的完整波的數(shù)目. 波速波速 ：波動(dòng)過程中，某一振動(dòng)狀態(tài)（即：波動(dòng)過程中，某一振動(dòng)狀態(tài)（即 振動(dòng)相位）單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離（相速）振動(dòng)相位）單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離（相速）. u 注意注意 2021-4-29 波速波速 與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)， 為介質(zhì)的密度為介質(zhì)的密度.u 如聲音的傳播速度如聲音的傳播速度 sm4000 sm343空氣

7、，常溫空氣，常溫 左右，左右，混凝土混凝土 G u E u K u 橫橫 波波 固體固體 縱縱 波波 液、氣體液、氣體 切變切變模量模量 彈性彈性模模 量量 體積體積模量模量 2021-4-29 2021-4-29 簡(jiǎn)諧波：在均勻的、無吸收的介質(zhì)中，波源作簡(jiǎn)諧波：在均勻的、無吸收的介質(zhì)中，波源作 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，在介質(zhì)中所形成的波。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，在介質(zhì)中所形成的波。 平面簡(jiǎn)諧波：波面為平面的簡(jiǎn)諧波。平面簡(jiǎn)諧波：波面為平面的簡(jiǎn)諧波。 波函數(shù)：介質(zhì)中任一質(zhì)點(diǎn)（坐標(biāo)為波函數(shù)：介質(zhì)中任一質(zhì)點(diǎn)（坐標(biāo)為 x）相對(duì)其）相對(duì)其 平衡位置的位移（坐標(biāo)為平衡位置的位移（坐標(biāo)為 y）隨時(shí)間的變化關(guān)系，）隨時(shí)間的變化關(guān)系，

8、 即稱為波函數(shù)。即稱為波函數(shù)。 2021-4-29 ),(txyy 各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平 衡位置的衡位置的位移位移 波線上各質(zhì)點(diǎn)波線上各質(zhì)點(diǎn) 平衡平衡位置位置 2021-4-29 P點(diǎn)在任意時(shí)刻點(diǎn)在任意時(shí)刻t的振動(dòng)狀態(tài)與的振動(dòng)狀態(tài)與O點(diǎn)點(diǎn)t-x/u時(shí)的狀態(tài)相同。時(shí)的狀態(tài)相同。 故故P點(diǎn)在任意時(shí)刻點(diǎn)在任意時(shí)刻t的振動(dòng)表達(dá)式同上式的振動(dòng)表達(dá)式同上式 )cos(tAyOO點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（t時(shí)刻）：時(shí)刻）： O點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（t-x/u時(shí)刻）：時(shí)刻）： - u x tAycos 2021-4-29 P為任意點(diǎn)，所以波動(dòng)表達(dá)式為：為任意點(diǎn)，所以波動(dòng)表達(dá)式為： - u x tA

9、ycos 如果波沿如果波沿x軸的負(fù)方向傳播，則軸的負(fù)方向傳播，則P點(diǎn)的相位要比點(diǎn)的相位要比O點(diǎn)的點(diǎn)的 相位超前相位超前t=x/u u x tAycos 為為 u x tAycos 2021-4-29 - u xx tAy 0 cos )cos(tAyOO點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（t時(shí)刻）：時(shí)刻）： 若波源在若波源在 xx0處，處， O點(diǎn)振動(dòng)傳到點(diǎn)振動(dòng)傳到P點(diǎn)的時(shí)間為點(diǎn)的時(shí)間為 u xx 0 - P點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式（t時(shí)刻）：時(shí)刻）： t,x均為任意，故均為任意，故P點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式即為波動(dòng)表達(dá)式：點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式即為波動(dòng)表達(dá)式： - u xx tAy 0 cos 2021-4-29 若是下

10、圖情況，波動(dòng)方程如何？若是下圖情況，波動(dòng)方程如何？ xL u - - x x cos ()yAt Lx u - - - - cos() P yAt P L x y u o x cos ()y At Lx u - - 任意點(diǎn)比參考點(diǎn)晚振動(dòng)，任意點(diǎn)比參考點(diǎn)晚振動(dòng)，“ t ” 中中減去減去傳播時(shí)間；傳播時(shí)間； 任意點(diǎn)比參考點(diǎn)早振動(dòng)，任意點(diǎn)比參考點(diǎn)早振動(dòng)，“ t ” 中中加上加上傳播時(shí)間。傳播時(shí)間。 cos ()yAt cos () xL At uu - - 已知已知P點(diǎn)的振動(dòng)方程為點(diǎn)的振動(dòng)方程為 2021-4-29 - u x tAtxycos),( (1)當(dāng)當(dāng) x = x 0 (常數(shù)常數(shù)) 時(shí)，時(shí)

11、， - u x tAty 0 cos)( -)(cos 0 u x tA 表示表示x0處質(zhì)元的振動(dòng)表達(dá)式。處質(zhì)元的振動(dòng)表達(dá)式。 (2) 當(dāng)當(dāng) t = t 0 (常數(shù)常數(shù)) 時(shí)，時(shí)， - u x tAxy 0 cos)( -)(cos 0 t u x A 表示各質(zhì)元的位移分布函數(shù)。對(duì)應(yīng)函數(shù)曲線表示各質(zhì)元的位移分布函數(shù)。對(duì)應(yīng)函數(shù)曲線 波形圖波形圖 2021-4-29 y x O x1x2 u 波形圖的分析：波形圖的分析： a.可表示振幅可表示振幅A， A 波長波長； b.波形圖中波形圖中 x1 和和 x2 兩質(zhì)點(diǎn)的相位差兩質(zhì)點(diǎn)的相位差: -)(cos 1 1 u x tAy u x1 1 - -)

12、(cos 2 2 u x tAy u x2 2 - x u x 2 12 - 波程差波程差 2 x 2021-4-29 y x O x1x2 u A ut c.從某一時(shí)刻的波形圖，經(jīng)一段時(shí)間從某一時(shí)刻的波形圖，經(jīng)一段時(shí)間t后的波后的波 形圖：將波形沿波速方向平移。形圖：將波形沿波速方向平移。 d.各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度的方向：各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度的方向： 2021-4-29 1 平面余弦波動(dòng)方程還有其它形式平面余弦波動(dòng)方程還有其它形式 由由 cos () x yAt u - - 還有以下形式：還有以下形式： cos2 () tx yA T - - cos2 () x yAt - - 2 cos()yAu

13、tx - - 2 cos()yAxut - - - 2 T uT 注意注意: : 2021-4-29 振動(dòng)曲線振動(dòng)曲線波形曲線波形曲線 圖形圖形 研究研究 對(duì)象對(duì)象 物理物理 意義意義 特征特征 某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間 變化規(guī)律變化規(guī)律 某時(shí)刻，波線上各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻，波線上各質(zhì)點(diǎn) 位移隨位置變化規(guī)律位移隨位置變化規(guī)律 對(duì)確定質(zhì)點(diǎn)曲線形狀一定對(duì)確定質(zhì)點(diǎn)曲線形狀一定曲線形狀隨曲線形狀隨t 向前平移向前平移 v 由振動(dòng)曲線可知由振動(dòng)曲線可知 某時(shí)刻某時(shí)刻 方向參看下一時(shí)刻方向參看下一時(shí)刻 初相初相周期周期T. 振幅振幅A 0 由波形曲線可知由波形曲線可知 該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移 只

14、有只有t=0時(shí)刻波形才能提供初相時(shí)刻波形才能提供初相 波長波長 , 振幅振幅A 某質(zhì)點(diǎn)某質(zhì)點(diǎn) 方向參看前一質(zhì)點(diǎn)方向參看前一質(zhì)點(diǎn)v A y x P t0 v u o A y t P t0 T v o 2021-4-29 已知已知t=0時(shí)的波形曲線為時(shí)的波形曲線為，波沿，波沿x方向傳播，方向傳播， 經(jīng)經(jīng)t=1/2s后波形變?yōu)榍€后波形變?yōu)榍€。已知波的周期。已知波的周期T1s，試，試 根據(jù)圖中繪出的條件求出波動(dòng)表達(dá)式，并求根據(jù)圖中繪出的條件求出波動(dòng)表達(dá)式，并求A點(diǎn)的振點(diǎn)的振 動(dòng)表達(dá)式。動(dòng)表達(dá)式。(已知已知A=0.01m) 解：由圖可知解：由圖可知 m04. 0 1 01 sm02. 0 21 01

15、. 0 - - t xx u 波速：波速： s2 02. 0 04. 0 u T 2 T y(cm) x(cm) 123456 A 原點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式：原點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式： )cos(tAyo 2021-4-29 0cos0時(shí)，t 2 , 0 0 v此時(shí)， 2 )SI() 2 cos(01. 0tyo )(SI 2 ) 02. 0 (cos01. 0- x ty 波動(dòng)表達(dá)式：波動(dòng)表達(dá)式： A點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式：點(diǎn)振動(dòng)表達(dá)式： 2 ) 02. 0 01. 0 (cos01. 0-tyA (SI)cos01. 0t 2021-4-29 一平面簡(jiǎn)諧波在介質(zhì)中以速度一平面簡(jiǎn)諧波在介質(zhì)中以速度 u = 20 m/s，

16、 沿沿x軸的負(fù)向傳播。已知軸的負(fù)向傳播。已知A點(diǎn)的振動(dòng)方程為點(diǎn)的振動(dòng)方程為y = 3cos 4 t ，(1) 以以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)求波函數(shù)；點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)求波函數(shù)；(2) 以距以距A點(diǎn)點(diǎn) 5m處的處的B為坐標(biāo)原點(diǎn)求波函數(shù)。為坐標(biāo)原點(diǎn)求波函數(shù)。 y 解：解： A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) )SI() 20 (4cos3 x ty B點(diǎn)為原點(diǎn)點(diǎn)為原點(diǎn), 波源坐標(biāo)為波源坐標(biāo)為m5 0 x (SI) 20 5 (4cos3 - x ty A x y B u 2021-4-29 )(cos- u x tAy 1）波動(dòng)方程波動(dòng)方程 2 - 6-3 一平面簡(jiǎn)諧波沿一平面簡(jiǎn)諧波沿 O x 軸正方向傳播，軸正方向傳播

17、， 已知振已知振 幅幅 ， ， . 在在 時(shí)坐標(biāo)時(shí)坐標(biāo) 原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置沿原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置沿 O y 軸正方向運(yùn)動(dòng)軸正方向運(yùn)動(dòng) . 求求 0t m0 . 2m0 . 1As0 .2T 0,0 t y yv 00 xt 解解 寫出波動(dòng)方程的標(biāo)準(zhǔn)式寫出波動(dòng)方程的標(biāo)準(zhǔn)式 y A O 2 ) 0 . 1 (cosm)0 . 1 (- x ty 2021-4-29 2）求求 波形圖波形圖. )(sin 0.1SIx s0.1t ) 2 cos(m)0 .1 (xy- 波形方程波形方程 s0.1t 2 ) m0 .1s0 .1 (cosm)0 .1 (- xt y o m/y m/x 2.

18、0 1.0 -1.0 時(shí)刻波形圖時(shí)刻波形圖s0.1t 2021-4-29 3） 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律并做圖處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律并做圖 .m5 . 0 x )scos(m)0 . 1 ( 1 - - ty 2 ) 0 . 1 (cosm)0 . 1 (- x ty 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程m5 . 0 x 0 m/y 1.0 -1.0 s/t2.0 O y 1 2 3 4 * * * * * 1 2 3 4 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線m5 . 0 x 1.0 2021-4-29 6-4 一平面簡(jiǎn)諧波以速度一平面簡(jiǎn)諧波以速度 沿直線傳播沿直線傳播,波波 線上點(diǎn)線上點(diǎn) A 的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)諧

19、運(yùn)動(dòng)方程 . s/m20u ty A )s4cos()m103( 12- 1）以以 A 為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程 m10 uT m103 2- As5 . 0T0 ) 20 (4cos)m103( 2 x ty- - )(4cos- u x tAy u ABCD 5m9m x o 8m 2021-4-29 AB AB xx - -2 10 5 2 - - B )s4cos()m103( 12 - tyB ) m10s5 . 0 (2cos)m103( 2 - - xt y 2）以以 B 為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程為坐標(biāo)原點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程 u ABCD 5m9m x o 8

20、m ty A )s4cos()m103( 12- 2021-4-29 3）寫出傳播方向上點(diǎn)寫出傳播方向上點(diǎn)C、點(diǎn)點(diǎn)D 的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程 u ABCD 5m9m x o 8m tyA)s4cos()m103( 12- 點(diǎn)點(diǎn) C 的相位比點(diǎn)的相位比點(diǎn) A 超前超前 2)s4cos()m103( 12 AC tyC - 5 13 )s4cos()m103( 12 - t 點(diǎn)點(diǎn) D 的相位落后于點(diǎn)的相位落后于點(diǎn) A 5 9 )s4cos()m103( 12 - - t m10 2)s4cos()m103( 12 AD tyD- - 2021-4-29 4）分別求出分別求出 BC ，CD 兩

21、點(diǎn)間的相位差兩點(diǎn)間的相位差 4 . 4 10 22 22 - - - - DC DC xx u ABCD 5m9m x o 8m ty A )s4cos()m103( 12- 6 . 1 10 8 22- - - CB CB xx m10 2021-4-29 1）給出下列波函數(shù)所表示的波的給出下列波函數(shù)所表示的波的傳播方向傳播方向 和和 點(diǎn)的初相位點(diǎn)的初相位.0 x )(2cos u x tAy- )(cos u x tAy- 2）平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)為平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)為 式中式中 為正常數(shù)，求波長、波速、波傳播方為正常數(shù)，求波長、波速、波傳播方 向上相距為向上相距為 的兩點(diǎn)間的相位差的兩點(diǎn)間

22、的相位差. )cos(CxBtAy- CBA, d )cos(CxBtAy-)(2cos x T t Ay- C 2 B T 2 C B T u dC d 2 討討 論論 ),( 向向x 軸軸正正向傳播向傳播 ),(向向x 軸軸負(fù)負(fù)向傳播向傳播 2021-4-29 3 ） 如圖簡(jiǎn)諧波如圖簡(jiǎn)諧波 以余弦函數(shù)表示，以余弦函數(shù)表示， 求求 O、a、b、c 各各 點(diǎn)振動(dòng)點(diǎn)振動(dòng)初相位初相位. )(- O y x u a b c A A- t=T/4 t =0 o 2 a 0 b 2 - c Oy A Oy A O y A Oy A 2021-4-29 2021-4-29 6.3.1 6.3.1 波動(dòng)能量

23、的傳播波動(dòng)能量的傳播 )(cos u x tAy-波動(dòng)表達(dá)式：波動(dòng)表達(dá)式： 2021-4-29 xSVdd xSmdd 2 k d 2 1 dvmW )sin( u x tA t y - v V u x tAWd)(sin 2 1 d 222 k - 2021-4-29 V u x tA WW k d)(sin 2 1 dd 222 p - V u x tAWWWd)(sinddd 222 pk - 2021-4-29 (1) 介質(zhì)元介質(zhì)元dV的總能量：的總能量： V u x tAdsin 222 - 周期性變化周期性變化 (2) 介質(zhì)元的動(dòng)能、勢(shì)能變化是同周期的，介質(zhì)元的動(dòng)能、勢(shì)能變化是同周

24、期的， 且相等。且相等。 (3) 機(jī)械能不守恒，因?yàn)椴皇枪铝Ⅲw系，機(jī)械能不守恒，因?yàn)椴皇枪铝Ⅲw系， 有能量傳播。有能量傳播。 (4) 峰值處峰值處 0 pk EE 平衡位置處平衡位置處 maxpk , 0EEEy 2021-4-29 ：?jiǎn)挝惑w積中波的能量單位體積中波的能量 )(sin d d 222 u x tA V W w- t u x tA T w T d)(sin 1 222 0 - 22 2 1 Aw 單位是 J m 機(jī)械波的能量與振幅的平方、頻率的平方機(jī)械波的能量與振幅的平方、頻率的平方 以及介質(zhì)的密度成正比。以及介質(zhì)的密度成正比。 2021-4-29 6.4 惠更斯原理惠更斯原理

25、波的衍射、反射和折射波的衍射、反射和折射 2021-4-29 介質(zhì)中波傳播到的各點(diǎn)，都可以看介質(zhì)中波傳播到的各點(diǎn)，都可以看 作是發(fā)射子波的波源，在其后的任一作是發(fā)射子波的波源，在其后的任一 時(shí)刻，這些子波波面的包跡決定了原時(shí)刻，這些子波波面的包跡決定了原 波動(dòng)的新的波前。波動(dòng)的新的波前。 子波波源子波波源 波前波前 子波子波 2021-4-29 2021-4-29 波在傳播的過程波在傳播的過程 中遇到障礙物或小孔后，中遇到障礙物或小孔后， 能夠繞過障礙物的邊緣能夠繞過障礙物的邊緣 繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。 6.4.2 波的衍射波的衍射 隔墻有耳隔墻有耳 2021-4-29 2021-4

26、-29 任何一種波（聲波、光波等）都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象任何一種波（聲波、光波等）都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象,衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象 是波在傳播過程中所獨(dú)具的特征之一。是波在傳播過程中所獨(dú)具的特征之一。 衍射現(xiàn)象是否顯著衍射現(xiàn)象是否顯著,決定于孔決定于孔(或縫或縫)的寬度的寬度d和波長和波長的比值的比值d/: d愈小或波長愈小或波長愈大，則衍射現(xiàn)象愈顯著。愈大，則衍射現(xiàn)象愈顯著。 2021-4-29 波的反射波的反射 波的折射波的折射 6.4.3 波的反射和折射波的反射和折射 2021-4-29 惠更斯原理對(duì)波的反射和反射的解釋惠更斯原理對(duì)波的反射和反射的解釋 2021-4-29 波的反射 2021-4-29 20

27、21-4-29 波的折射 2021-4-29 n c CA AC v sin sin 折射率：真空中的光速與介質(zhì)中的光速之比 真空中，折射率n=1，在真空中的光速c最大。 2021-4-29 6.5 波的干涉波的干涉 1. 波傳播的獨(dú)立性原理波傳播的獨(dú)立性原理 若干列波在傳播過程中若干列波在傳播過程中 相遇，每列波仍將保持其相遇，每列波仍將保持其 原有的振動(dòng)特性原有的振動(dòng)特性(頻率，頻率， 波長，振幅，振動(dòng)方向波長，振幅，振動(dòng)方向)， 不受其它波的影響。不受其它波的影響。 2. 波的疊加原理波的疊加原理 在相遇區(qū)域內(nèi)，任一質(zhì)元振動(dòng)的位移是各列在相遇區(qū)域內(nèi)，任一質(zhì)元振動(dòng)的位移是各列 波單獨(dú)存在時(shí)

28、在該點(diǎn)引起的位移的矢量和。波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)引起的位移的矢量和。 2021-4-29 1、干涉現(xiàn)象：、干涉現(xiàn)象： 兩列波在空間相遇兩列波在空間相遇(疊加疊加)， 在空間的某些地方振動(dòng)始終在空間的某些地方振動(dòng)始終 加強(qiáng)，而在空間的另一些地加強(qiáng)，而在空間的另一些地 方振動(dòng)始終減弱或完全消失方振動(dòng)始終減弱或完全消失 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 2、相干條件：、相干條件： 兩列波的頻率相同，兩列波的頻率相同， 振動(dòng)方向相同，振動(dòng)方向相同， 有恒定的相位差。有恒定的相位差。 3、相干波：、相干波： 能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的波。能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的波。 2021-4-29 4、相干波的干涉加強(qiáng)和減弱條件、相干波的干涉加強(qiáng)和減弱

29、條件 S1 S2 P 1 r 2 r 波源振動(dòng)方程：波源振動(dòng)方程： )cos(: 110101 tAyS )cos(: 220202 tAyS 由波動(dòng)方程可得由波動(dòng)方程可得P點(diǎn)的分振動(dòng)：點(diǎn)的分振動(dòng)： ) 2 cos( 1 111 r tAy- ) 2 cos( 2 222 r tAy- )cos(tAy 2021-4-29 在在P點(diǎn)的相位差：點(diǎn)的相位差：)(2 12 12 rr - - 合振幅合振幅: cos2 21 2 2 2 1 AAAAA 故故)(2 12 12 rr - - = 2k 干涉加強(qiáng)干涉加強(qiáng) ) 12(k 干涉減弱干涉減弱 , 2, 1, 0k 若初相位相等若初相位相等 21

30、 令令 12 rr - 波程差波程差 則則 2= 2k 干涉加強(qiáng)干涉加強(qiáng) ) 12(k 干涉減弱干涉減弱 從而從而 = 2 2 kk 干涉加強(qiáng)干涉加強(qiáng) 2 ) 12( k 干涉減弱干涉減弱 S1 S2 P 1 r 2 r 2021-4-29 AB為兩個(gè)相干波源，振幅均為為兩個(gè)相干波源，振幅均為5cm，頻率為，頻率為100Hz，波，波 速為速為10m/s。A點(diǎn)為波峰時(shí)，點(diǎn)為波峰時(shí)，B點(diǎn)恰為波谷，試確定兩列波在點(diǎn)恰為波谷，試確定兩列波在P點(diǎn)點(diǎn) 干涉的結(jié)果。干涉的結(jié)果。 15m AB P 20m 解：解：依題意 依題意 0 A B m25m1520 22 BP m1 . 0 u 設(shè)設(shè) APBP AB

31、 - -2 1 . 0 1525 2 - - 199- 的奇數(shù)倍，的奇數(shù)倍， 干涉為零，干涉為零， P點(diǎn)靜止。點(diǎn)靜止。 2021-4-29 兩相干波源兩相干波源S1和和S2的間距為的間距為d = 30m，且都在，且都在x 軸上，軸上，S1位位 于原點(diǎn)于原點(diǎn)O。設(shè)由兩波源分別發(fā)出兩列平面波沿。設(shè)由兩波源分別發(fā)出兩列平面波沿x 軸傳播，強(qiáng)度保持軸傳播，強(qiáng)度保持 不變。不變。x1 =9m和和 x2=12m處的兩點(diǎn)是相鄰的兩個(gè)因干涉而靜止的點(diǎn)。處的兩點(diǎn)是相鄰的兩個(gè)因干涉而靜止的點(diǎn)。 求兩波長和兩波源間最小相位差。求兩波長和兩波源間最小相位差。 O S1S2 x1x2 x 解：解：設(shè)設(shè)S1和和S2的振動(dòng)

32、相位分別為的振動(dòng)相位分別為 1 2 依題意依題意 x1點(diǎn)的振動(dòng)相位差：點(diǎn)的振動(dòng)相位差： )( 2 12 xd - 2 11 x - ) 12(k- (1) 2021-4-29 x2點(diǎn)的振動(dòng)相位差：點(diǎn)的振動(dòng)相位差： )( 2 22 xd - 2 21 x - )32(k - (2) (2)-(1) 2)( 4 12 - xx m6)912(2)(2 12 -xx 由由(1)式式 )2( 2 ) 12( 112 xdk- ) 52(k 當(dāng)當(dāng)k = -2，-3時(shí)位相差最小，故時(shí)位相差最小，故 12 - 2021-4-29 2021-4-29 6.6.1 駐波的形成：駐波的形成： 兩列振幅相同的相干兩

33、列振幅相同的相干 波沿相反方向傳播時(shí)疊波沿相反方向傳播時(shí)疊 加而成的波稱為加而成的波稱為駐波駐波。 駐波是波的一種干涉現(xiàn)駐波是波的一種干涉現(xiàn) 象。象。 2021-4-29 6.6.2 駐波方程駐波方程 適當(dāng)選擇計(jì)時(shí)起點(diǎn)和原點(diǎn)，使原點(diǎn)處適當(dāng)選擇計(jì)時(shí)起點(diǎn)和原點(diǎn)，使原點(diǎn)處 0 21 , )(2cos 1 x T t Ay-)(2cos 2 x T t Ay 21 yyy )(2cos)(2cos x T t A x T t A- t T xAy 2 cos 2 cos2 2021-4-29 t T xAy 2 cos 2 cos2 分析：分析： 1 1、 xA 2 cos2 為坐標(biāo)為為坐標(biāo)為x質(zhì)點(diǎn)的

34、振幅質(zhì)點(diǎn)的振幅,參與波動(dòng)的每個(gè)點(diǎn)振幅恒定參與波動(dòng)的每個(gè)點(diǎn)振幅恒定; 不同的點(diǎn)振幅不同。不同的點(diǎn)振幅不同。 波腹：波腹：2A處坐標(biāo) 處坐標(biāo) 2 kx 波幅間距波幅間距 2 1 - kk xx 波節(jié)波節(jié) 0處坐標(biāo)處坐標(biāo) 4 )12( kx 波節(jié)間距波節(jié)間距 2 1 - kk xx 2021-4-29 2.駐波中各點(diǎn)的相位：駐波中各點(diǎn)的相位： 兩相鄰波節(jié)之間的各點(diǎn)振動(dòng)相兩相鄰波節(jié)之間的各點(diǎn)振動(dòng)相 位相同，在一個(gè)波節(jié)的兩側(cè)位相同，在一個(gè)波節(jié)的兩側(cè)(相相 鄰兩段鄰兩段)的各振動(dòng)點(diǎn)反相位的各振動(dòng)點(diǎn)反相位。 x 波節(jié)波節(jié) 2 1) 沒有波形的推進(jìn)，也沒有能量的傳播，參與波動(dòng)的各個(gè)質(zhì)沒有波形的推進(jìn)，也沒有能量

35、的傳播，參與波動(dòng)的各個(gè)質(zhì) 點(diǎn)處于穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)。點(diǎn)處于穩(wěn)定的振動(dòng)狀態(tài)。 2) 各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振幅各不相同，但卻保持不變，有些點(diǎn)振各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振幅各不相同，但卻保持不變，有些點(diǎn)振 幅始終最大，有些點(diǎn)振幅始終為零。幅始終最大，有些點(diǎn)振幅始終為零。 波腹波腹 3. 駐波的波形特點(diǎn)：駐波的波形特點(diǎn)： 2021-4-29 在弦線上有一簡(jiǎn)諧波，其表達(dá)式為：在弦線上有一簡(jiǎn)諧波，其表達(dá)式為： (SI) 3 ) 2002. 0 (2cos100 . 2 2 1 - - xt y 為了在此弦線上形成駐波，并且在為了在此弦線上形成駐波，并且在x = 0處為一波節(jié)，處為一波節(jié)， 此弦上還應(yīng)有一簡(jiǎn)諧波，求其表達(dá)式。此弦上

36、還應(yīng)有一簡(jiǎn)諧波，求其表達(dá)式。 解：解：依題意設(shè)依題意設(shè)反向波為反向波為 ) 2002. 0 (2cos100 . 2 2 2 - xt y 21 yyy) 3 02. 0 4 ( 2 1 cos) 3 20 4 ( 2 1 cos2- tx A 因?yàn)橐驗(yàn)閤 = 0處為波節(jié)，處為波節(jié)， 2 ) 3 ( 2 1 - 3 4 )SI( 3 4 ) 2002. 0 (2cos100 . 2 2 2 - xt y 2021-4-29 6.6.3 6.6.3 駐波的能量駐波的能量 ABC 波波 節(jié)節(jié) 波波 腹腹 x x 2 k )(d t y W 2 p )(d x y W 位移最大時(shí)位移最大時(shí) 平衡位置

37、時(shí)平衡位置時(shí) 駐波的能量在相鄰的波腹和波節(jié)間往復(fù)變化，在相駐波的能量在相鄰的波腹和波節(jié)間往復(fù)變化，在相 鄰的波節(jié)間發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的轉(zhuǎn)換，動(dòng)能主要集中在鄰的波節(jié)間發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能間的轉(zhuǎn)換，動(dòng)能主要集中在 波腹，勢(shì)能主要集中在波節(jié)，但無能量的定向傳播波腹，勢(shì)能主要集中在波節(jié)，但無能量的定向傳播. . 2021-4-29 駐波與行波的區(qū)別駐波與行波的區(qū)別 2021-4-29 1. 入射波與反射波產(chǎn)生駐波入射波與反射波產(chǎn)生駐波 振源振源 固定端反射 軟 繩 自由端反射 當(dāng) 形 成 駐 波 時(shí) 總是出現(xiàn)波腹總是出現(xiàn)波腹總是出現(xiàn)波節(jié)總是出現(xiàn)波節(jié) 6.6.4 半波損失半波損失 2021-4-29 2.半波損

38、失半波損失 波密介質(zhì)：密度波密介質(zhì)：密度 與波速與波速u 的乘積的乘積 u較大的介質(zhì)。較大的介質(zhì)。 波疏介質(zhì)：波疏介質(zhì)： 密度密度 與波速與波速 u的乘積的乘積 u較小的介質(zhì)。較小的介質(zhì)。 入射入射 波波 駐波 反射波反射波 波密介質(zhì)波密介質(zhì)波疏介質(zhì)波疏介質(zhì) x y O 2 由波疏介質(zhì)入射在波密介質(zhì)界面上反射，在界面處，反射波由波疏介質(zhì)入射在波密介質(zhì)界面上反射，在界面處，反射波 的振動(dòng)相位總是與入射波的振動(dòng)相位相反，即差了的振動(dòng)相位總是與入射波的振動(dòng)相位相反，即差了 ; 形成駐波形成駐波 時(shí)，總是出現(xiàn)波節(jié)。相位差了時(shí)，總是出現(xiàn)波節(jié)。相位差了， 相當(dāng)于波程差了相當(dāng)于波程差了 , 2 稱為稱為“半

39、波損失半波損失”。 2021-4-29 6.6.5 振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式 駐波條件 2 n nL 本征頻率本征頻率, 3 , 2 , 1n L u nn 2 弦長弦長 L 1. 兩端兩端固定固定的弦線形成的弦線形成駐駐波波 2021-4-29 T u 波速波速 T 為弦線張力為弦線張力 為弦線的線密度為弦線的線密度 2. 2. 一端一端固定固定一端一端自由自由的弦的弦線形成線形成駐駐波波 ,2, 1, 2 ) 2 1 (-nnL n 4 1 L 4 3 2 L 4 5 3 L L u n u n n 4 ) 12(- 2021-4-29 , 2 , 1 2 nnl n 兩端固定的弦兩端

40、固定的弦 振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式 一端固定一端自由一端固定一端自由 的弦振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式的弦振動(dòng)的簡(jiǎn)正模式 , 2 , 1 2 ) 2 1 (-nnl n 2 1 l 2 2 2 l 2 3 3 l 4 1 l 4 3 2 l 4 5 3 l 2021-4-29 魚洗 2021-4-29 鼓皮上的二維駐波鼓皮上的二維駐波( (圖為幾種簡(jiǎn)正模式圖為幾種簡(jiǎn)正模式) ) 2021-4-29 （3951赫茲） （1262赫茲） （699赫茲） 2021-4-29 2021-4-29 觀察者觀察者 R S 波源波源 u S u R u R 波源或觀察者或它們二者波源或觀察者或它們二者 相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)

41、時(shí)，觀察者相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者 感覺到的頻率和波源的真實(shí)感覺到的頻率和波源的真實(shí) 頻率并不相等，這一現(xiàn)象稱頻率并不相等，這一現(xiàn)象稱 為為多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 觀察者觀察者相對(duì)于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速速 度度， 接近于波源為正，反之接近于波源為正，反之 為負(fù)。為負(fù)。 uR: 波波的的傳播傳播速度速度，接近觀察者為，接近觀察者為 正，反之為負(fù)。正，反之為負(fù)。 u : 2021-4-29 s W R u t ut 波源靜止波源靜止 觀察者靜止觀察者靜止 uS :波源波源相對(duì)于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度速度， 接近于觀察者為正，反之為負(fù)。接近于觀察者為正，反之為負(fù)。 R:觀察者接受到的頻

42、率觀察者接受到的頻率 取決于觀察者取決于觀察者 在單位時(shí)間內(nèi)接收到完整波形的數(shù)目在單位時(shí)間內(nèi)接收到完整波形的數(shù)目 觀察者觀察者 R S 波源波源 u S u R u R S: 波源的頻率波源的頻率波源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的完全波的數(shù)量波源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的完全波的數(shù)量 w :波的頻率波的頻率單位時(shí)間內(nèi)通過介質(zhì)中某點(diǎn)的完全波的數(shù)量單位時(shí)間內(nèi)通過介質(zhì)中某點(diǎn)的完全波的數(shù)量 2021-4-29 6.7.1 波源靜止，觀察者以速度波源靜止，觀察者以速度 uR 相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng) S O uR 0 SR uuu (1) 觀察者接近波源觀察者接近波源 0 R u 觀察者觀察者 t 時(shí)間內(nèi)接受到的波數(shù)為

43、：時(shí)間內(nèi)接受到的波數(shù)為： R R uu W R u uu W R u uu s R R u uu (2) 觀察者離開波源觀察者離開波源 0 R u R R uu - s R u uu - s R R u uu 2021-4-29 S O 在每個(gè)周期中，波源移近觀察者的在每個(gè)周期中，波源移近觀察者的 距離為距離為T S u,即每個(gè)波長縮短了即每個(gè)波長縮短了 T S u sST u- sS Tu u1 v- s S R u u v- 頻率變高頻率變高 6.7.2 觀察者靜止，波源以速度觀察者靜止，波源以速度 uS相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng) 0 RS uuu (1) 波源接近觀察者波源接近觀察者0 S

44、 u sST u y y sSs TuTu- u WR 2021-4-29 (2) 波源離開觀察者波源離開觀察者0 S u S O 在每個(gè)周期中，波源離開觀察者的在每個(gè)周期中，波源離開觀察者的 距離為距離為 , sS Tu 即每個(gè)波長增加了即每個(gè)波長增加了sS Tu sSsS TTuuTu s u uR ss Tuu u1 s S R u u u u 頻率變低頻率變低 s s R u u u- sST u y y 2021-4-29 結(jié)論：結(jié)論：波源與觀察者相互接近時(shí)，感覺到的頻率較高，波源與觀察者相互接近時(shí)，感覺到的頻率較高， 反之波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，感覺到的頻率較低。反之波源與觀察者相

45、互遠(yuǎn)離時(shí)，感覺到的頻率較低。 s S R R uu u - u 6.7.3 波源以波源以u(píng)S 運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)者以運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)者以u(píng)R運(yùn)動(dòng)（相向?yàn)檎┻\(yùn)動(dòng)（相向?yàn)檎?由于波源的運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)中波的頻率由于波源的運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)中波的頻率 s S W u u v- 由于觀察者的運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率與波的頻由于觀察者的運(yùn)動(dòng)，觀察者接收到的頻率與波的頻 率之間的關(guān)系率之間的關(guān)系 W R R u uu 觀察者接收到的頻率觀察者接收到的頻率 2021-4-29 當(dāng)波源速度大于波的速度時(shí)，當(dāng)波源速度大于波的速度時(shí)， 波源比波前進(jìn)得快，波的前面不波源比波前進(jìn)得快，波的前面不 可能形成波動(dòng)，在各個(gè)時(shí)刻波源可能形成波動(dòng)，在

46、各個(gè)時(shí)刻波源 發(fā)出的波到達(dá)的波前的包絡(luò)面呈發(fā)出的波到達(dá)的波前的包絡(luò)面呈 現(xiàn)出一個(gè)以波源為頂點(diǎn)的圓錐面，現(xiàn)出一個(gè)以波源為頂點(diǎn)的圓錐面， 這種波叫這種波叫，也叫，也叫， 此錐面叫此錐面叫。 ut vSt M u t ut SS 1 sin vv M 為為 如核爆炸、超音速飛行等如核爆炸、超音速飛行等 2021-4-29 ( (5) )衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)等. . ( (1) )交通上測(cè)量車速；交通上測(cè)量車速； ( (2) )醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度；醫(yī)學(xué)上用于測(cè)量血流速度； ( (3) )天文學(xué)家利用電磁波紅移天文學(xué)家利用電磁波紅移 說明大爆炸理論；說明大爆炸理論； ( (4) )用于貴重物品

47、、機(jī)密室的用于貴重物品、機(jī)密室的 防盜系統(tǒng)；防盜系統(tǒng)； 多普勒效應(yīng)的應(yīng)用多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 聲爆聲爆(音障音障) 舷波舷波 2021-4-29 超音速子彈超音速子彈 2021-4-29 火車以火車以20m/s的速度行駛，若機(jī)車汽笛的頻率為的速度行駛，若機(jī)車汽笛的頻率為500Hz， 問：?jiǎn)枺?1)一靜止觀察者在機(jī)車前和機(jī)車后所聽到的聲音頻率各為多一靜止觀察者在機(jī)車前和機(jī)車后所聽到的聲音頻率各為多 少？少？(2)設(shè)另有一列火車上有乘客，當(dāng)該列火車以設(shè)另有一列火車上有乘客，當(dāng)該列火車以10m/s的速度駛的速度駛 近或駛離第一列火車，乘客聽到的聲音頻率各為多少？近或駛離第一列火車，乘客聽到的聲音頻率各為

48、多少？(已知空氣已知空氣 中聲波的速率為中聲波的速率為340m/s） 解：解： Hz531Hz 20340 500340 - S u u u 前 Hz472Hz 20340 500340 S u u u 后 Hz547Hz500 20340 10340 0 - - S u u u u 近 Hz458Hz500 20340 10340 0 - - S u u u u 遠(yuǎn) 2021-4-29 例例: 利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測(cè)車速，固定波源發(fā)出頻率 為為 的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時(shí)，與波源 安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來

49、的波的頻率安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來的波的頻率 為為 .已知空氣中的聲速已知空氣中的聲速 ，求求車速車速. kHz100 kHz110 1 sm330 - u 0 u 解解 ( (1) )車為接收器車為接收器 ( (2) )車為波源車為波源 (3)(3)車速車速 u u 0 v 0 u- u u 0 0 v v - u u 1 0 hkm8 .56 - - u v 2021-4-29 聲波超聲波次聲波聲波超聲波次聲波 6.8.1 音量、音調(diào)和音色音量、音調(diào)和音色 1.音量音量(聲強(qiáng)聲強(qiáng))（intensity of sound） ， 描述聲音的大小描述聲音的大小 瓦米 2 ( W m

50、 2 )單位：聲波的平均能流密度平均能流密度 在最佳音頻(約 1000 4000 Hz)條件下 弱到剛能聽聞強(qiáng)到失去聽 覺只有痛覺 稱標(biāo)準(zhǔn)聲強(qiáng) 10 - -12 100 (痛閾) (聞閾) ( W m 2 )10 - - 6 聽覺 強(qiáng)度范圍 的物理量，的物理量， 2021-4-29 聽覺 強(qiáng)度范圍甚寬，實(shí)用上需要以更方便的單位來表示。 聲強(qiáng)級(jí)聲強(qiáng)級(jí)人對(duì)聲強(qiáng)的主觀感覺即響度單位: (dB) 貝(B)10分貝(dB) 其中其中1貝貝(B) =10分貝分貝(dB), 2.音調(diào)音調(diào) 取決于聲波的基頻音調(diào)高表示聲音比較尖銳，取決于聲波的基頻音調(diào)高表示聲音比較尖銳， 基頻基頻:頻率最低的那一個(gè)分振動(dòng)的頻率

51、頻率最低的那一個(gè)分振動(dòng)的頻率 音調(diào)低則表示聲音比較低沉音調(diào)低則表示聲音比較低沉 諧頻諧頻（或（或泛頻泛頻):振動(dòng)頻率都是基頻的整數(shù)倍振動(dòng)頻率都是基頻的整數(shù)倍 音色音色取決于聲波的諧頻取決于聲波的諧頻 2021-4-29 聞閾 10 - -12 0 痛閾 1 120 傷害人體 10 130 正常呼吸 10 - -11 10 悄悄話 10 - -10 20 搖滾樂 0.3 115 電動(dòng)切草機(jī) 10 - - 2 100 重型卡車 10 - - 3 90 大聲喊叫 10 - - 4 80 室內(nèi)正常談話 310 - - 6 65 聲 音 聲 強(qiáng) ( W m 2 ) 聲強(qiáng)級(jí) (dB) 幾 種 聲 音 的

52、聲 強(qiáng) 及 聲 強(qiáng) 級(jí) 數(shù) 10 分貝(dB)， 10聲強(qiáng)上的 倍相當(dāng)于聲強(qiáng)級(jí)的 分貝 2021-4-29 6.8.2 聲壓聲壓 介質(zhì)中有聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)與無聲波時(shí)的靜壓介質(zhì)中有聲波傳播時(shí)的壓強(qiáng)與無聲波時(shí)的靜壓 強(qiáng)之間有一差值，這一差值叫聲壓聲壓是由強(qiáng)之間有一差值，這一差值叫聲壓聲壓是由 于聲波而引起的附加壓強(qiáng)于聲波而引起的附加壓強(qiáng) 聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系聲強(qiáng)與聲壓的關(guān)系 1.聲壓聲壓 p 2021-4-29 噪聲有兩種意義：噪聲有兩種意義： (1) 物理上指不規(guī)則的、間歇的或隨機(jī) 的聲振動(dòng)。 噪聲是由不同頻率、不同振幅的聲音無規(guī)則地組合在一起噪聲是由不同頻率、不同振幅的聲音無規(guī)則地組合在一起 而出

53、現(xiàn)的。廣義上說，任何不需要的聲音都屬噪聲；狹義上而出現(xiàn)的。廣義上說，任何不需要的聲音都屬噪聲；狹義上 說，噪聲是指大于說，噪聲是指大于 90dB 以上，對(duì)人的工作、健康有影響的以上，對(duì)人的工作、健康有影響的 聲音。聲音。 強(qiáng)烈的噪聲強(qiáng)烈的噪聲(160dB以上以上)不僅可損壞建筑物，而且還會(huì)使發(fā)聲不僅可損壞建筑物，而且還會(huì)使發(fā)聲 體本身因疲勞而受到破壞。體本身因疲勞而受到破壞。 噪聲污染問題引起人們廣泛關(guān)注。大于噪聲污染問題引起人們廣泛關(guān)注。大于 90dB 的聲響，將的聲響，將 導(dǎo)致噪聲污染。導(dǎo)致噪聲污染。 (2) 指任何難聽的、不和諧的聲或干擾。 2021-4-29 10 -4 20 Hz1、次聲、次聲 用于探礦、預(yù)測(cè)風(fēng)暴、監(jiān)視地震和核爆炸等。用于探礦、預(yù)測(cè)風(fēng)暴、監(jiān)視地震和核爆炸等。 2、可聽聲、可聽聲 20 20000 Hz 除與人類生活息息相關(guān)外，該頻段在民用和軍用的除與人類生活息息相關(guān)外，該頻段在民用和軍用的 聲吶聲吶(聲導(dǎo)航與定位聲導(dǎo)航與定位)、水下目標(biāo)測(cè)距及識(shí)別等亦常使、水下目標(biāo)測(cè)距及識(shí)別等亦常使 用。用。