大學(xué)物理第十章波動(dòng)第1節(jié)機(jī)械波及波的形式波長(zhǎng)波線及波面波速

1振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系：機(jī)械波、電磁波、物質(zhì)波振動(dòng)——波動(dòng)的成因波動(dòng)——振動(dòng)的傳播波動(dòng)的種類：2一機(jī)械波的形成

能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)（空氣、水、鋼鐵等）2

介質(zhì)作機(jī)械振動(dòng)的物體（聲帶、樂(lè)器等）

1

波源

波是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播.注意3二橫波與縱波1橫波特點(diǎn)：波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向垂直42縱波（又稱疏密波）例如：彈簧波、聲波

特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致53

復(fù)雜波（本章研究對(duì)象）特點(diǎn)：波源及介質(zhì)中各點(diǎn)均作簡(jiǎn)諧振動(dòng)特點(diǎn)：復(fù)雜波可分解為橫波和縱波的合成例如：地震波

簡(jiǎn)諧波波速6三波長(zhǎng)波的周期和頻率波速OyAA-

波傳播方向上相鄰兩振動(dòng)狀態(tài)完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離（一完整波的長(zhǎng)度）.1波長(zhǎng)7橫波：相鄰波峰——波峰波谷——波谷縱波：相鄰波疏——波疏波密——波密82周期T

波傳過(guò)一波長(zhǎng)所需的時(shí)間，或一完整波通過(guò)波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間.3頻率

單位時(shí)間內(nèi)波向前傳播的完整波的數(shù)目.（1內(nèi)向前傳播了幾個(gè)波長(zhǎng)）9波在介質(zhì)中傳播的速度4波速鋼鐵中水中例如，聲波在空氣中決定于介質(zhì)的彈性（彈性模量）和慣性（密度）,與波源情況無(wú)關(guān)。10四個(gè)物理量的聯(lián)系注意周期或頻率只決定于波源的振動(dòng)波速只決定于介質(zhì)的性質(zhì)補(bǔ)充固體中氣體和液體中11

例1

在室溫下，已知空氣中的聲速為340m·s-1，水中的聲速為1450m·s-1，求頻率為200Hz和2000Hz

的聲波在空氣中和水中的波長(zhǎng)各為多少？

解由，頻率為200Hz和2000Hz

的聲波在空氣中的波長(zhǎng)12在水中的波長(zhǎng)13

（1）若視空氣為理想氣體，試證聲速與壓強(qiáng)的關(guān)系為，與溫度的關(guān)系為

.式中為氣體的摩爾熱容之比，

為密度，為摩爾氣體常數(shù)，為摩爾質(zhì)量.

例2假如聲波在空氣中的傳播過(guò)程可看作絕熱過(guò)程.

（2）求℃和℃時(shí)，空氣中的聲速.（空氣的，）14解（1）氣體中縱波波速為式中體積模量被定義為壓強(qiáng)增量與體積應(yīng)變（）的比，即負(fù)號(hào)表示壓強(qiáng)增大（減?。r(shí)體積縮?。ㄔ龃螅┮阎?絕熱過(guò)程，證，求℃，℃時(shí)的聲速15又由理想氣體絕熱方程常量取微分，得16℃時(shí)空氣中聲速

（2）℃時(shí)聲速17波線（waveline）——表示波的傳播方向的射線（波射線）波面波陣面（wavesurface）——媒質(zhì)振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的面（同相面）波前（wavefront）——任一時(shí)刻波源最初振動(dòng)狀態(tài)在各方向上傳到的點(diǎn)的軌跡.波前是最前面的波陣面五波線波面波前性質(zhì)（3）各向同性介質(zhì)中，波線垂直于波陣面.

（2）波陣面的推進(jìn)即為波的傳播.（1）同一波陣面上各點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)相同.18分類（1）平面波

（2）球面波球面波平面波波線波面按波的性質(zhì)機(jī)械波（mechanicalwave）電磁波（electromagneticwave）縱波（longitudinalwave）按波線與振動(dòng)方向關(guān)系橫波（transversewave）19按波面形狀平面波（planewave）球面波（sphericalwave）柱面波（cylindricalwave）按復(fù)雜程度簡(jiǎn)諧波（simpleharmonicwave）復(fù)波（compoundwave）按持續(xù)時(shí)間