《横波和纵波横波质点的振动方向和波的传播方向垂直》由会员分享，可在线阅读，更多相关《横波和纵波横波质点的振动方向和波的传播方向垂直（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、16-1 机械波的产生和传播,1. 机械波产生的条件,波动是振动的传播过程。,机械波：机械振动在介质中的传播过程。,弹性介质,注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点并不随波前进。,波源,电磁波：变化的电场和变化的磁场在空 间的传播过程。,2.横波和纵波,横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。,注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、 气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。,纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。,振动方向,传播方向,横波和纵波,当波源作简谐振动时，介质中各个质点也作简谐振动，这时的波动称为简谐波(正弦波或余弦波)。,纵波和横波的传播过程：,3.波阵面和
2、波射线,波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线 的指向表示波的传播方向。,波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面(简称波面)。,波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一个。,平面波：波面为平面,球面波：波面为球面,柱面波：波面为柱面,波阵面和波射线,平面波,球面波,1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。,注：,2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波。,球面波、柱面波的形成过程：,波阵面和波射线,4.波的传播速度,波速：单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物理量， 的值通常取决
3、于介质的弹性和质量密度。,基本概念,应力或胁强,应变或胁变,正压力,受力面积,受力前立方体的体积,受力后立方体的体积,体积的增量,(容变情形),波的传播速度,体变模量,（对于流体 ）,(长变情形),应力或胁强,应变或胁变,横截面积,杨氏模量,(切变情形),切向力,柱体底面积,切变模量,流体中传播声速,对于理想气体，有 , M,g, R, T 分别为理想气体的摩尔质量，比热容比，普适气体常数，热力学温度。,液体的表面可出现有重力和表面张力所引起的表面波，其速度计算式为：,液体深度,波长,表面张力系数,液体密度,重力加速度,双曲正切函数,波阵面和波射线,浅水波( ),深水波( ),固体介质中的横波
4、和纵波声速表达式：,横波,纵波,柔软细索和弦线中横波的传播速度：,横波,细索或弦线中张力,细索或弦线单位长度的质量,波阵面和波射线,5.波长和频率,频率和周期只决定于波源，和介质种类无关。,频率：周期的倒数。,周期：传播一个波长距离所用的时间。,波长：在同一条波线上，相差为 的质点间的距离。,波速、周期和波长之间存在如下关系：,波长和频率,波长、频率和波速之间的关系,当波长远大于介质分子间的距离时，宏观上介质可视为是连续的；若波长小到分子间距尺度时，介质不再具备连续性，此时不能传播弹性波。,弹性波在介质中传播时存在一个频率上限。,例16-1 频率为3000Hz的声波，以1560m/s的传播速度
5、沿一波线传播，经过波线上的A点后，再经13cm而传至B点。求(1) B点的振动比A 点落后的时间。(2) 波在A、B两点振动时的相位差是多少？(3) 设波源作简谐振动，振幅为1mm，求振动速度的幅值，是否与波的传播速度相等？,解 (1) 波的周期,波长,B点比A点落后的时间为,即 。,波长和频率,(2) A、B 两点相差 ， B点比A点落后的相差为,(3) 振幅 A=1mm，则振动速度的幅值为,振动速度是交变的，其幅值为18.8m/s，远小于波速。,波长和频率,解 横波传播过程中各个质点在其平衡位置附近振动，且振动方向与传播方向垂直。,根据图中的波动传播方向，可知在C 以后的质点B 和A开始振
6、动的时刻总是落后于C 点，而在C 以前的质点 D、E、F、G、H、I 开始振动的时刻却都超前于C 点。,波长和频率,在C 达到正的最大位移时，质点B 和A 都沿着正方向运动，向着各自的正的最大位移行进,质点B 比A 更接近于自己的目标。,质点F、E、D已经过各自的正的最大位移，而进行向负方向的运动。,质点I、H 不仅已经过了自己的正的最大位移，而且还经过了负的最大位移，而进行着正方向的运动。质点G 则处于负的最大位移处。,波长和频率,经过T/4，波形曲线如下图所示，它表明原来位于C 和I 间的波形经过T/4 ，已经传播到A、G 之间来了。,波长和频率,经过T/4，波形曲线如下图所示，它表明原来位于C 和I 间的波形经过T/4 ，已经传播到A、G 之间来了。,波长和频率,
