機械波的形成和傳播

1、 機械波機械波一、機械波的形成和傳播一、機械波的形成和傳播 1. 機械波的形成： 機械振動在彈性介質中的傳播過程叫機械波2. 機械波的特點： a.受迫振動（f=f源），前一質點帶動后一質點，時間延時， b.振動形式的傳播，能量的傳播，信息的傳播，波形的平移，介質沒有定向遷移。3.機械波形成條件：1、振源 2.彈性介質。 有機械波必有機械振動， 有機械振動不一定有機械波 4.4.機械波的種類：機械波的種類：區(qū)別：振動方向與傳播方向的不同： 橫波：質點振動方向與傳播方向垂直。 形成波峰、波谷； 如：繩波 縱波：質點振動方向與傳播方向相同 形成密部、疏部。 如：聲波 水波即不是橫波也不是縱波。1.橫

2、波、2.縱波1、頻率（f）：波的頻率就是質點的振動頻率 波在介質中傳播時，所有的質點都是在做受迫振動，質點的振動頻率都等于振源的振動頻率，也就是說波的頻率是由波源來決定的，與傳播介質無關.二、波的描述二、波的描述 2、波長（）：波長是兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相同的質點間的距離.對于橫波來說波長是兩個相鄰波峰（波谷）之間的距離。 波長由介質和波源共同決定。 * *相距波長整數(shù)倍的兩個質點,振動情況完全一致; 相距半波長奇數(shù)倍的兩個質點,振動情況完全相反3 3、波速（、波速（v v）：）：波速描述的是波的傳播的快慢即質點振動狀態(tài)傳播的速度 波速的數(shù)學表達式為v=x/tv=x/t

3、，其中的x為介質中質點振動狀態(tài)在t時間內傳播的距離，可以簡單的理解x為t內波峰前進的距離. 當t=T時，x=，則有v=/T=fv=/T=f。注意：注意：(1)(1)波的傳播速度與質點振動的速度是兩個不同的概念,不能混為一談.(2)(2)波速是由介質的性質決定的,與波的頻率、質點的振幅無關，同類波在同一種均勻介質中，波速是一個定值.我們通常認為波在傳播方向上是一個勻速直線運動. (3)當波從一種介質中進入另一種介質中時，波的頻率不變，但是波的傳播速度發(fā)生改變，波長發(fā)生改變. 4 4、波長、頻率和波速的關系：、波長、頻率和波速的關系： 注意：注意：這個公式也適用于電磁波。三、波的圖象三、波的圖象

4、1.1.波的圖象及其物理意義波的圖象及其物理意義. .物理意義：某時刻各個質點離開平衡位置的位移。 橫坐標：各個振動質點在平衡位置時的距離橫坐標：各個振動質點在平衡位置時的距離縱坐標：某一時刻各個質點偏離平衡位置的位移縱坐標：某一時刻各個質點偏離平衡位置的位移注意：周期性和雙向性。波形圖的周期性是指相隔時注意：周期性和雙向性。波形圖的周期性是指相隔時間為整數(shù)倍周期的兩個時刻的波形圖是相同的間為整數(shù)倍周期的兩個時刻的波形圖是相同的. .2.2.圖象特征：正弦或余弦曲線。圖象特征：正弦或余弦曲線。 3.3.由圖象獲取的信息：由圖象獲取的信息：質點的位移、質點振動方向、振幅；質點的位移、質點振動方向

5、、振幅；波長、波的傳播方向波長、波的傳播方向為瞬時圖象，時刻選擇不同，圖象會變化，但變化中有規(guī)律研究質點振動的時間起點（零時刻）不同，圖線的起始點不同描述的是某一時刻各個質點偏離平衡位置的位移描述的是某一質點在各個時刻偏離平衡位置的位移(x、y)表示x處質點某時刻的偏離平衡位置的位移為y（t、x）表示t時刻的位移是x某一時刻連續(xù)介質中各質點相對于平衡位置的位移規(guī)律質點在振動過程中，位移隨時間而變化的規(guī)律波的傳播方向上所有的振動質點一個振動質點圖線的變 化物理意義坐標含義圖 象研究內容研究對象波的圖象振動的圖像 4.4.波波與振動圖象的區(qū)別與振動圖象的區(qū)別xy（1）波的傳播方向和介質中質點的振動

6、方向的關系.a.由v判斷質點的振動方向A5.5.波的圖像的應用波的圖像的應用b.由質點的振動方向判斷v的方向（2）知道波的圖象及傳播方向，畫波上各點的振動圖象。（3）、已知振動圖象，求出某一時刻的波動圖象）、已知振動圖象，求出某一時刻的波動圖象（4 4）由）由t t時刻圖象畫出時刻圖象畫出t+t+t t時刻的圖象。（平移時刻的圖象。（平移法、特殊點法）法、特殊點法）（5 5）由）由t t時刻圖象和時刻圖象和t+t+t t時刻的圖象求波速。時刻的圖象求波速。 注意波速的雙向性及周期性。注意波速的雙向性及周期性。 x=n+xx=n+x見例見例2 2（6）根據(jù)兩個質點的位置，判斷可能出現(xiàn)的波動情況。

7、從而求出對應的量見例（3）（一）波的衍射（一）波的衍射 定義:波能繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象叫波的衍射. 注意：注意：（1 1）一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，反之能發(fā)生衍射現(xiàn)象的就一定是波.（2 2）波繞過障礙物后，波速、波長以及頻率都不變，只有波的振幅發(fā)生改變 .（3）聲波易發(fā)生衍射現(xiàn)象，光波不易發(fā)生衍射現(xiàn)象。四、波的衍射四、波的衍射 （二）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件（二）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長差不障礙物或孔的尺寸比波長小或者跟波長差不多多. . 注意：注意：一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象而且衍射現(xiàn)象一直存在，只是明顯不明顯的問題，我們說障礙物或孔的尺寸大小不是決定衍射是

8、否能發(fā)生的條件，而是只是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.（一）波的疊加（一）波的疊加 兩列波在空間相遇或分離時，都能保持原來各自的狀態(tài)，即頻率、振幅、波長、波速及振動方向不變，繼續(xù)向前傳播而不互相干擾 . 在兩列波的重疊區(qū)域里，任何一個質點都要同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和.注意：波的疊加與兩個小球相撞后的情形不同。 五、波的疊加與干涉波的疊加與干涉 （二）波的干涉（二）波的干涉 振動情況完全相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫干涉圖樣.(1)振動加強點的質點所處的位置并不是我們同學所主觀認為出現(xiàn)在這個位置的一定是一個波峰，或者一定是一個波谷.振動加強點的意思是兩列波在這點引起的位移的方向是同向的，如當一列波在這引起一個波峰的話，另一列波肯定在此引起一波峰.所以此振動點就會出現(xiàn)很高的波峰，或很低的波谷，但是不會一直保持是波谷或波峰.(2)增強區(qū)或減弱區(qū)位置是確定的，即增強區(qū)的點始終增強；減弱區(qū)的點始終減弱(3)干涉也是波特有的現(xiàn)象.（三）干涉的條件（三）干涉的條件 干涉的產(chǎn)生條件：兩列波頻率相同、振動情況相同.六、多普勒效應 1. 現(xiàn)象：