大学物理【第五版下册】第十章波动.ppt

结论: ⑴同方向相干波叠加,各点作振幅相同的谐振动,形成新的简谐波. ⑵反方向相干波叠加,各质点作振幅不同的振动,振幅大小与距两波源的距离有关.振幅在0到A1+A2之间变化.如果振幅A1=A2,则形成驻波. ⑶驻波是由两列振幅相同,传播方向相反的相干波形成的. 10--5 驻波 一 驻波的产生 1 现象 2 条件 两列振幅相同的相干波异向传播 一、驻波 驻波是两列振幅、频率和传播速率都相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的。 当一列波遇到障碍时产生的反射波与入射波叠加可产生驻波----波形不传播。 1.驻波的产生 3 驻 波 的 形 成 反射波 入射波 二 、驻波方程 驻波方程 1.振幅项 只与位置 x 有关， 而与时间 t 无关。 2.波节----振幅始终为 0 的位置。 波节 三、讨论 随着振动在介质中的传播，能量也从介质的一端传到另一端，波动是能量传递的一种形式。 1.平均能流 单位时间内垂直通过介质中某一面积的能量。 在介质中取体积 ， 波速方向垂直于面积S 长为 u ，则能流为 单位：焦耳/秒，瓦，J?s-1，W 与功率相同 三.平均能流、波强 2.平均能流密度----波强 单位时间内通过垂直于波的传播方向的单位面积上的平均能量。 单位：J?s-1?m-2 ， W ?m-2 10--4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 波动中的几个概念 1.波线 波的传播方向为波线。 2.波面 振动相位相同的各点组成的曲面。 3.波前 某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面。 波线 平面波 球面波 波前 波面 波线 波面 波前 一、惠更斯原理 1.介质中波动到的各点，都可看成发射子波的子波源（点波源）。 2.任意时刻这些子波的包络面就是新的波前。 平面波 t+?t时刻波面 u?t 波传播方向 t 时刻波面 球面波 t+ ?t 二、波的衍射 波在传播过程中，遇到障碍物时其传播方向发生改变，绕过障碍物的边缘继续传播。 利用惠更斯原理可解释波的衍射、反射和折射。 波达到狭缝处，缝上各点都可看作子波源，作出子波包络，得到新的波前。在缝的边缘处，波的传播方向发生改变。 当狭缝缩小，与波长相近时，衍射效果显著。 衍射现象是波动特征之一。 水波通过狭缝后的衍射图象。 波的反射与折射 当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成反射波，另一部分进入介质形成折射波。 1.反射定律 ①.入射线、反射线和界面的法线在同一平面上； ②.反射角等于入射角。 2.折射定律 ①.入射线、折射线和界面的法线在同一平面上； ②. （证明略） --斯涅耳定律 3.注意几点 ①.u1，λ1，n1是波源所在介质的波速，波长，折射率。 ②.若 u1 u2 时 i r，折射线靠近法线。 若 u1 u2 时i r，折射线偏离法线。 ③.波进入折射介质后频率不变，而波长和波速发生改变。 对于声波，v固v液v气 对于光波，v固v液v气 就同一光束而言，从空气射向水中，其频率不变而速度变小，其入射角大于折射角 ；而机械波，它在水中的传播速度大于在空气中的传播速度，其入射角小于折射角 。 声波从空气中传入水中速度变快，波长变长。 光波从空气中传入水中速度变慢，波长变短。 已知声波在水中传播速度大于在空气中传播速度。某声波从空气传入水中，下列哪个说法正确 A、声波的频率变大，波长变长 B、声波的频率不变，波长变短 C、声波的频率不变，波长变长 D、声波的频率变小，波长变短 三 波的干涉 1 波的叠加原理 波传播的独立性：两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰. 波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成. 波的叠加原理 1.几列波相遇后仍保持它们原有的特性（频率、波长、振幅、传播方向）不变，互不干扰。 2.在相遇区域内任一点的振动为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象. 2 波的干涉 波的干涉现象 频率相同、振动方向相同、有恒定的相位差的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，或始终减弱的现象。 相干波条件 1.两列波振动方向相同； 2.两列波频率相同； 3.两列波有稳定的相位差。 例 水波干涉 光波干涉 加强 减弱 加强减弱条件 两列波 为同方向同频率振动合成。合成后振幅为 1.加强条件 当 时，波程差为 当波程差为波长的整数倍时加强。 2.减弱条件 当 时，波程差为 当波程差