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1、今天是今天是23 23 七月七月 2024 2024大学物理演示动画大学物理演示动画福州大学至诚学院福州大学至诚学院-振动和波振动和波大学物理教研室大学物理教研室 李培官李培官2021/6/1611 弹簧振子弹簧振子4-1 简谐振动简谐振动一一 简谐振动的特征方程简谐振动的特征方程平衡位置平衡位置2021/6/1623简简 谐谐 运运 动动 能能 量量 图图4T2T43T能量能量4 以以 为为原点的旋转原点的旋转矢量矢量 在在 轴上的投影轴上的投影点的运动为点的运动为简谐运动简谐运动. .5 （旋转矢量旋转一周所需的时间）（旋转矢量旋转一周所需的时间）用旋转矢量图画简谐运动的用旋转矢量图画简谐
2、运动的 图图66.1.3 波的几何描述波的几何描述在波传播过程中，任一时刻媒质中振动相位在波传播过程中，任一时刻媒质中振动相位相同的点构成的曲面相同的点构成的曲面.沿波的传播方向作的有方向的线沿波的传播方向作的有方向的线.波面波面:波线波线:波前波前:波传播过程中波传播过程中, 某一时刻最前面的波面某一时刻最前面的波面.在各向同性均匀媒质中，在各向同性均匀媒质中，波线波线波面波面.注意注意7振动振动: 于平衡位置，无随波逐流于平衡位置，无随波逐流.波动波动:机械波机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程：机械振动在弹性介质中的传播过程.电磁波电磁波：交变电磁场在空间的传播过程交变电磁场在空间的传
3、播过程.物质波物质波：微观粒子的运动微观粒子的运动, 其本身具有的波粒二象性其本身具有的波粒二象性. 波动的种类波动的种类: 振动的传播过程振动的传播过程. 86.3.3 波能量的吸收波能量的吸收吸收媒质吸收媒质, ,实验表明：实验表明：O 为为介质吸收系数介质吸收系数，与介质的性质、温度、及波的频率有关，与介质的性质、温度、及波的频率有关IxIxI0I0O96.4 6.4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射、反射和折射波的衍射、反射和折射6.4.1 惠更斯原理惠更斯原理介质中波动传播到的各点，都可以看成是发射介质中波动传播到的各点，都可以看成是发射子波的波源，而在其后的任一时刻，这些子波的包子波
4、的波源，而在其后的任一时刻，这些子波的包络面就是新的波前络面就是新的波前子波波源子波波源波前波前子波子波106.4.2 波的衍射波的衍射1. 波的衍射现象：波的衍射现象：波在传播的过程中遇到障碍物或波在传播的过程中遇到障碍物或小孔后，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象小孔后，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象.11126.6 6.6 驻驻 波波6.6.1 驻波的产生驻波的产生 两列振幅相同的相干波相向传播时叠加形成的两列振幅相同的相干波相向传播时叠加形成的波称为波称为驻波驻波. 驻波是波的一种干涉现象驻波是波的一种干涉现象. 驻波的波形特点驻波的波形特点136.6.3 驻波的能量驻波的能量AB
5、C波波节节波波腹腹位移最大时位移最大时平衡位置时平衡位置时 驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复变化驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复变化, 在相在相邻的波节间发生动能和势能间的转换邻的波节间发生动能和势能间的转换, 动能动能主要集中在主要集中在波腹波腹, 势能势能主要集中在主要集中在波节波节, 但无能量的定向传播但无能量的定向传播.141. 入射波与反射波产生驻波入射波与反射波产生驻波振源振源固定端反射固定端反射软绳自由端反射自由端反射当形成驻波时总是出现波腹总是出现波腹总是出现波节总是出现波节6.6.4 半波损失半波损失156.6.5 振动的简正模式振动的简正模式驻波条件驻波条件:本征频率本
6、征频率:1. 两端固定的弦线形成驻波两端固定的弦线形成驻波2. 一端固定一端自由的弦线形成驻波一端固定一端自由的弦线形成驻波16176.7.1 波源静止，观察者以速度波源静止，观察者以速度uR相对于介质运动相对于介质运动1. 观察者接近波源观察者接近波源观察者单位时间内接收的完全观察者单位时间内接收的完全波的数量为：波的数量为：2. 观察者离开波源观察者离开波源 1819 当波源速度大于波的速度时当波源速度大于波的速度时, 波源比波前进得快波源比波前进得快,波的前面不可能形成波动，在各个时刻波源发出的波波的前面不可能形成波动，在各个时刻波源发出的波到达的波前的包络面呈现出一个以波源为顶点的圆锥到达的波前的包络面呈现出一个以波源为顶点的圆锥面面, 这种波叫这种波叫冲击波冲击波, 也叫也叫马赫波马赫波, 此锥面叫此锥面叫马赫锥马赫锥.M 为马赫数为马赫数如核爆炸、超音速飞行等如核爆炸、超音速飞行等20Tips for Better Life for 2013欢迎指导欢迎指导欢迎指导欢迎指导今天是今天是23 23 七月七月 2024 2024谢谢谢谢谢谢谢谢21 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
