1、復(fù)習(xí) 振動(dòng)第四節(jié) 波動(dòng)的基本規(guī)律第五節(jié) 波的能量和波的衰減第六節(jié) 波的疊加和干涉習(xí) 題 (P.63) 16、17、18、19教學(xué)內(nèi)容：第二章 振動(dòng)和波簡(jiǎn)諧振動(dòng)中, 質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻t距平衡位置的位移y： 機(jī)械振動(dòng)：物體在它的平衡位置附近所作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如聲源的振動(dòng)、鐘擺的擺動(dòng)等。tyOA復(fù)習(xí) 振動(dòng)教學(xué)內(nèi)容：第二章 振動(dòng)和波簡(jiǎn)諧振動(dòng)中, 機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程。一、波的產(chǎn)生與描述:機(jī)械波的產(chǎn)生條件：1.要有機(jī)械振動(dòng)的物體作為波源。2.要有能夠傳播機(jī)械波的彈性介質(zhì)。波速 u第四節(jié) 波動(dòng)的基本規(guī)律機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播過程。一、波的產(chǎn)生與描述:橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向

2、相垂直的波。（僅在固體中傳播 ）二 橫波與縱波 縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向互相平行的波。（可在固體、液體和氣體中傳播）橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相垂直的波。（僅在固體中傳播yx波長(zhǎng)周期T： 波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)的距離所需的時(shí)間。頻率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)波前進(jìn)距離中完整波的數(shù)目。 （由波源的振動(dòng)決定）波速u：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離。波速u(波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定)上述各量間的關(guān)系:三 波長(zhǎng)、波的周期和頻率、波速yx波長(zhǎng)周期T： 波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)的距離所需的時(shí)間。頻率：?jiǎn)挝徊婧筒ň€波面：某一時(shí)刻振動(dòng)相位相同的點(diǎn)連成的面。球面波平面波波前波線波線：表示波傳播方向的射線。波線與波面相垂直波面波面和波線

3、波面：某一時(shí)刻振動(dòng)相位相同的點(diǎn)連成的面。球面波平面則原點(diǎn)o處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為：考慮在距原點(diǎn)o為x的一點(diǎn)P，振動(dòng)從o點(diǎn)傳到P點(diǎn)所需時(shí)間為 x/u, 則：波動(dòng)方程：設(shè)o處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)初相為 ，角頻率為，振幅為A；u四 平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程則原點(diǎn)o處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為：考慮在距原點(diǎn)o為x的一點(diǎn)P，振動(dòng)從波動(dòng)方程的等價(jià)形式：波動(dòng)方程的物理意義：給定xx時(shí),給定點(diǎn)振動(dòng)方程給定tt時(shí),給定時(shí)刻波形曲線* 當(dāng)t 、x 都變化時(shí),描寫任意時(shí)刻波線上任意點(diǎn)位移情況。波動(dòng)方程的等價(jià)形式：波動(dòng)方程的物理意義：給定xx時(shí),給定介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置附近振動(dòng)動(dòng)能介質(zhì)間相互作用產(chǎn)生彈性形變勢(shì)能簡(jiǎn)諧波的能量=一、波的能量第五節(jié)

4、波的能量與波的衰減V當(dāng)平面簡(jiǎn)諧波波傳到此V 時(shí)，體積元?jiǎng)幽転椋河山橘|(zhì)體積元形變產(chǎn)生的勢(shì)能：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置附近振動(dòng)動(dòng)能介質(zhì)間相互作用產(chǎn)生彈性二 能量密度 (energy density) 單位體積介質(zhì)中的波動(dòng)能量能量密度w ：能量密度的平均值：平均能量密度能流密度（波的強(qiáng)度）：垂直通過單位截面積的平均能流。 IPswurAw2221u單位：瓦米-2( W m 2 )二 能量密度 (energy density) 單位體積波的衰減：機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，強(qiáng)度（或振幅）隨傳播距離的增加而減弱（?。?dǎo)致波衰減的主要原因：擴(kuò)散衰減： 由于波面擴(kuò)大造成單位截面積通過的波的能量減少。介質(zhì)對(duì)波的

5、吸收： 由于介質(zhì)的粘滯性（內(nèi)摩擦）等原因，波的能量隨傳播距離的增加逐漸轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。三 波的衰減散射衰減： 由于散射使沿原方向傳播的波的強(qiáng)度減弱。波的衰減：機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，強(qiáng)度（或振幅）隨傳播距離的增平面簡(jiǎn)諧波沿x 軸正向傳播，經(jīng)厚度為dx 一層介質(zhì)后，強(qiáng)度衰減了-dI ：介質(zhì)的吸收系數(shù)（由波的頻率與介質(zhì)性質(zhì)決定）。兩邊積分得：dI平面簡(jiǎn)諧波在各個(gè)向同性的介質(zhì)中傳播的衰減規(guī)律平面簡(jiǎn)諧波沿x 軸正向傳播，經(jīng)厚度為dx 一層介質(zhì)后，強(qiáng)度衰A2Variation of intensity of a spherical wave with distance:r2r1* Sound fro

6、m a point source spreads out in all directions.A1* The power P1 that passes through the area A1: P1 = A1 I1 =4r12 I1Similarly, P2 = A2 I2 =4r22 I2*The power output of the source is constant, So P1 = P2 =4r12 I1 =4r22 I2擴(kuò)散衰減A2Variation of intensity of a第六節(jié) 波的疊加和干涉t+ tututt+ tt時(shí)刻波陣面t時(shí)刻波陣面一.惠更斯原理：介質(zhì)中波動(dòng)

7、傳播到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)就是新的波前。t時(shí)刻波面 t+t時(shí)刻波面波的傳播方向第六節(jié) 波的疊加和干涉t+ tututt+ tt二 波的疊加原理 波傳播的獨(dú)立性：兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾. 波的疊加性：在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的合成.（沿相反方向傳播的兩列波的疊加為例）二 波的疊加原理 波傳播的獨(dú)立性：兩列波在某區(qū)域相遇三. 波的干涉波的干涉現(xiàn)象: 兩列波相遇時(shí)，使某些地方振動(dòng)始終加強(qiáng)，而使另一些地方振動(dòng)始終減弱的現(xiàn)象。干涉現(xiàn)象干涉條件：兩列波的頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定。這兩列波稱為相干波,它們的波源稱為相干波源。三. 波的干涉波的干涉現(xiàn)象: 兩列波相遇時(shí)，使某些地方振動(dòng)干涉加強(qiáng)與減弱的條件*干涉加強(qiáng)與減弱的條件*合振動(dòng)的振幅為： P點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)同方向、同頻率的諧振動(dòng)，其合振動(dòng)為:兩個(gè)振動(dòng)的相位差：合振動(dòng)的初相為：合振動(dòng)的振幅為： P點(diǎn)同時(shí)參