光學與波動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.聲強聲波的平均能流密度叫聲強。單位：W/m2能夠引起人們聽覺的聲強范圍： 貝爾（B） 聲強級：人們規(guī)定聲強 （即相當于頻率為 1000 Hz 的聲波能引起聽覺的最弱的聲強）為測定聲強的標準。如某聲波的聲強為 I

2、， 則比值 I/I0 的對數(shù)，叫做相應(yīng)于 I 的聲強級 LI .分貝（ dB ）聲源聲強W/m2聲強級dB響度引起痛覺的聲音1120鉆巖機或鉚釘機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、聲強級和響度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。超聲波的特點是頻率高、波長短，衍射不嚴重，因而具有良好的定向傳播特性。其穿透本領(lǐng)很強。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量級。

3、次聲波可在地表傳播很遠距離。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 運動接收頻率提高！A）觀察者朝向波源運動ut+1秒時刻的波陣面t時刻的波陣面B）觀察者遠離波源運動接收頻率降低了！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 運動波源運動時，波的頻率不再等于波源

5、的頻率。這是由于當波源運動時，它所發(fā)出的相鄰的兩個同相振動狀態(tài)是在不同地點發(fā)出的，這兩個地點相隔的距離為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）波源遠離觀察者以速度 VS 運動接收頻率降低了！.(4)yy4 波源與觀察者同時相對介質(zhì)運動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離取正值代入取負值代

6、入三、光波的多普勒效應(yīng)特點：光源與探測器之間的相對速度為 接近 遠離由此可見，當光源遠離接收器運動時，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，測量運動物體的視線速度如飛機接近雷達的速度、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)當波源向接收器運動時，接收器接收的頻率比波源的頻率大，但當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 的速率向右運動. 在兩個汽笛之間有一觀察者R，以30m/s 的速度也向右運動. 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 的速率向右運動。在兩個汽笛之間有一觀察者R，以30m/s 的速度也向右運動。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，其表達式為它實際上是穩(wěn)定的分段振動，有