光學(xué)與波動6-25may上節(jié)課課后作業(yè)

1、上節(jié)課課后作業(yè)：2.10 2.11 2.122.4- 2.6節(jié) 小結(jié)1.波動方程和波速：波動方程:波速 u 與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)， r 為介質(zhì)的密度。橫 波固體縱 波液、氣體G切變模量E楊氏模量K體積模量 E，固體中u橫波 20000Hz次聲波頻率 20Hz1.聲波的頻率范圍2.8 聲波2.聲強(qiáng)聲壓-介質(zhì)中有聲波傳播時的壓力與無聲波時的靜壓力之間的差。對于平面簡諧波而言，有：聲壓振幅：2.聲強(qiáng)聲波的平均能流密度叫聲強(qiáng)。單位：W/m2能夠引起人們聽覺的聲強(qiáng)范圍： 貝爾（B） 聲強(qiáng)級：人們規(guī)定聲強(qiáng) （即相當(dāng)于頻率為 1000 Hz 的聲波能引起聽覺的最弱的聲強(qiáng)）為測定聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)。如某聲波的聲強(qiáng)為 I

2、， 則比值 I/I0 的對數(shù)，叫做相應(yīng)于 I 的聲強(qiáng)級 LI .分貝（ dB ）聲源聲強(qiáng)W/m2聲強(qiáng)級dB響度引起痛覺的聲音1120鉆巖機(jī)或鉚釘機(jī)10-2100震耳交通繁忙的街道10-570響通常的談話10-660正常耳語10-1020輕樹葉的沙沙聲10-1110極輕引起聽覺的最弱聲音10-120幾種聲音近似的聲強(qiáng)、聲強(qiáng)級和響度3.超聲波應(yīng)用超聲波無損探傷探頭工件TBTB探頭工件TBTB缺陷聲納：超聲波在水中傳播距離很遠(yuǎn)。超聲波的特點(diǎn)是頻率高、波長短，衍射不嚴(yán)重，因而具有良好的定向傳播特性。其穿透本領(lǐng)很強(qiáng)。5.次聲波地震、火山爆發(fā)、原子彈爆炸等都會產(chǎn)生次聲波。根據(jù)次聲波能量可測出爆炸的當(dāng)量級。

3、次聲波可在地表傳播很遠(yuǎn)距離。次聲武器。發(fā)射頻率S接收頻率R人耳聽到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？ 接收頻率單位時間內(nèi)觀測者接收到的振動次數(shù)或完整波數(shù).討論只有波源與觀察者相對靜止時才相等.2.11 多普勒效應(yīng)關(guān)于波速：與介質(zhì)和波的類型有關(guān)而與波源無關(guān)波一旦從振源發(fā)出就忘記了自己的來源， 而以介質(zhì)給定的特定速度在介質(zhì)中傳播?；驌Q言之：波的頻率：介質(zhì)中某點(diǎn)單位時間內(nèi)振動的次數(shù)。波長：一個完整波在介質(zhì)中沿波線展開的長度。波源的頻率是波源在單位時間內(nèi)振動的次數(shù)，或在單位時間內(nèi)發(fā)出的“完整波”的個數(shù)；接收器接收到的頻率是接收器在單位時間內(nèi)接收到的振動次數(shù)或完整波數(shù)；波的頻率是介質(zhì)質(zhì)元在單位時間內(nèi)振動的

4、次數(shù)，或通過介質(zhì)中某點(diǎn)的“完整波”的個數(shù)。多普勒效應(yīng)-因波源或觀察者相對波傳播的介質(zhì)運(yùn)動，致使觀察者接收的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。一、何謂多普勒效應(yīng)二、多普勒效應(yīng)的定量研究接收者RS波源u1 波源與觀察者均相對媒質(zhì)靜止t時刻的波陣面t+1秒時刻的波陣面u觀察者接收的頻率就是接收者單位時間內(nèi)接收到的波的個數(shù)接收的頻率就是波源振動的頻率啟示：2 波源不動，觀察者相對介質(zhì)以速度R 運(yùn)動接收頻率提高！A）觀察者朝向波源運(yùn)動ut+1秒時刻的波陣面t時刻的波陣面B）觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動接收頻率降低了！t+1秒時刻的波陣面t時刻的波陣面u3 觀察者不動，波源相對介質(zhì)以速度 運(yùn)動波源運(yùn)動時，波的頻率不再等于波源

5、的頻率。這是由于當(dāng)波源運(yùn)動時，它所發(fā)出的相鄰的兩個同相振動狀態(tài)是在不同地點(diǎn)發(fā)出的，這兩個地點(diǎn)相隔的距離為S TS，TS為波源的周期。yyA）波源朝向觀察者以速度 S運(yùn)動ut時刻的波陣面t+1秒時刻的波陣面接收頻率增高了！yyt時刻的波陣面ut+1秒時刻的波陣面B）波源遠(yuǎn)離觀察者以速度 VS 運(yùn)動接收頻率降低了！.(4)yy4 波源與觀察者同時相對介質(zhì)運(yùn)動ut時刻的波陣面t+1秒時刻的波陣面接收頻率增高了！.(5)A）波源與接收者相互靠近B）波源與接收者相互遠(yuǎn)離ut時刻的波陣面t+1秒時刻的波陣面接收頻率降低了！.(6)公式歸一：其中：波源靜止觀察者靜止二者相互靠近二者相互遠(yuǎn)離取正值代入取負(fù)值代

6、入三、光波的多普勒效應(yīng)特點(diǎn)：光源與探測器之間的相對速度為 接近 遠(yuǎn)離由此可見，當(dāng)光源遠(yuǎn)離接收器運(yùn)動時，接收到的頻率變小，因而波長變長，這種現(xiàn)象叫“紅移”，即在可見光譜中移向紅色一端。1）測量天體相對地球的視線速度 遠(yuǎn)處星體發(fā)光有紅移現(xiàn)象- 宇宙大爆炸 由紅移可得恒星的退行速度四、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用2）技術(shù)上，測量運(yùn)動物體的視線速度如飛機(jī)接近雷達(dá)的速度、汽車的行駛速度、 人造衛(wèi)星的跟蹤、流體的流速。警察用多普勒測速儀測速3）醫(yī)學(xué)上利用超聲波的多普勒效應(yīng)體檢超聲多普勒效應(yīng)測血流速五 沖擊波（激波)當(dāng)波源向接收器運(yùn)動時，接收器接收的頻率比波源的頻率大，但當(dāng)波源的速度等于波的速度，波源總在波陣面上。能量

7、聚集區(qū)如果波源的速度等大于波的速度，波源總在波陣面前面。沖擊波ut馬赫角馬赫錐沖擊波掠過時將發(fā)出巨大聲響，稱為聲爆沖擊波帶對超音速飛機(jī)的最小飛行高度要有一定限制超音速的子彈在空氣中形成的激波（馬赫數(shù)為2 ）高能帶電粒子在介質(zhì)中的速度超過光在介質(zhì)中的速度時，將發(fā)生錐形的電磁波切連科夫輻射電磁激波切連科夫輻射(Cherenkov radiation)：1）解 例1 A、B 為兩個汽笛，其頻率皆為500Hz，A 靜止，B 以60m/s 的速率向右運(yùn)動. 在兩個汽笛之間有一觀察者R，以30m/s 的速度也向右運(yùn)動. 已知空氣中的聲速為330m/s，求：ARB1）觀察者聽到來自A 的頻率2）觀察者聽到來

8、自B 的頻率3）觀察者聽到的拍頻3） 觀察者聽到的拍頻ARB3）觀察者聽到的拍頻2）觀察者聽到來自B 的頻率 例1 A、B 為兩個汽笛，其頻率皆為500Hz，A 靜止，B 以60m/s 的速率向右運(yùn)動。在兩個汽笛之間有一觀察者R，以30m/s 的速度也向右運(yùn)動。已知空氣中的聲速為330m/s，求：2）解 例2 利用多普勒效應(yīng)監(jiān)測車速，固定波源發(fā)出頻率為 的超聲波，當(dāng)汽車向波源行駛時，與波源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 . 已知空氣中的聲速為 ， 求車速 . 解 1）車為接收器2）車為波源車速2.72.82.11節(jié) 小結(jié)1.波的疊加 駐波駐波：兩列頻率、振動方向和振幅都相同而傳播方向相反的 簡諧波疊加形成駐波，其表達(dá)式為它實(shí)際上是穩(wěn)定的分段振動，有