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1、平面简谐波平面简谐波第十二章第十二章振动状态的传播叫波动振动状态的传播叫波动, 激发波动的振动系统叫波源激发波动的振动系统叫波源.机械波机械波电磁波电磁波波动波动机械振动在机械振动在弹性弹性介质中的传播介质中的传播.交变电磁场在空间的传播交变电磁场在空间的传播.两两类类波波的的不不同同之之处处v机械波的传播需有机械波的传播需有传播振动的介质传播振动的介质;v电磁波的传播可电磁波的传播可不需介质不需介质.2反射反射2折折射射2干射干射2衍涉衍涉2能量传播能量传播两两类类波波的的共共同同特特征征一、波与振动一、波与振动二、波的分类二、波的分类产生条件：产生条件：1）波源；）波源；2）弹性介质）弹性
2、介质.机械波：机械振动在弹性介质中的传播机械波：机械振动在弹性介质中的传播.一、机械波产生的条件一、机械波产生的条件第一节第一节 机械波、平面简谐波机械波、平面简谐波说明：说明： 电磁波传播不需要介质；电磁波传播不需要介质；横波：质点振动方向与波的传播方向相横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直垂直的波的波.特征：具有交替出现的波峰和波谷特征：具有交替出现的波峰和波谷.二、横波与纵波二、横波与纵波波的传播是指振动状态的传播波的传播是指振动状态的传播,媒质中各质点只在各自媒质中各质点只在各自的平衡位置附近振动的平衡位置附近振动,并不随着波的传播而向前离去并不随着波的传播而向前离去.仅在固体中传播
3、仅在固体中传播.纵波：质点振动方向与波的传播方向互相纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行平行的波的波. 可在固体、液体和气体中传播可在固体、液体和气体中传播. 特征：具有交替出现的密部和疏部特征：具有交替出现的密部和疏部. 传播一个完整的波形所用的时间。传播一个完整的波形所用的时间。 单位时间内传播完整波形的个数。单位时间内传播完整波形的个数。一个完整波的长度。一个完整波的长度。三、周期、频率、波长、波速三、周期、频率、波长、波速2 2. .频率频率频率频率 1 1. . . .周期周期周期周期 T T3 3. .波长波长波长波长 （与质点振动周期相同）（与质点振动周期相同）（与质点振动频
4、率相同）（与质点振动频率相同）即两相邻即两相邻相位相同点相位相同点间的距离。间的距离。波的传播速度。波的传播速度。4 4、波速、波速、波速、波速u u振动速度振动速度 v ：某质元在自己的平衡：某质元在自己的平衡位置附近振动的速度。位置附近振动的速度。波速（波的传播速度）（相速）波速（波的传播速度）（相速）u ：反映波的振动状态传播的快慢，即意反映波的振动状态传播的快慢，即意味着振动位相传播的快慢。味着振动位相传播的快慢。.波的周期、频率只与波源有关，波的周期、频率只与波源有关，与介质无关。波与介质无关。波在不同介质中频率不变。在不同介质中频率不变。. 波速只与介质有关。波速只与介质有关。不同
5、频率的同一类波在同不同频率的同一类波在同一介质中波速相同。一介质中波速相同。波速波速 与介质的性质有关，与介质的性质有关， 为介质的密度为介质的密度.如声音的传播速度如声音的传播速度空气，常温空气，常温左右，混凝土左右，混凝土横横 波波固体固体纵纵 波波液、气体液、气体切变模量切变模量弹性模量弹性模量体积模量体积模量球球 面面 波波平平 面面 波波*波前波前波面波面波线波线四、波线四、波线 波面波面 波前波前1、波波(射射)线线：波的传播方向：波的传播方向.2、波面波面(波阵面、同相面波阵面、同相面):同时开始振动的点连成的面同时开始振动的点连成的面.3、波前波前：最前面的那个波面。：最前面的
6、那个波面。4、球面波球面波：波阵面是球面的波：波阵面是球面的波.波线为以波源为中心的波线为以波源为中心的径向直线径向直线.5、平面波平面波：波阵面是平面的波：波阵面是平面的波.波线方向与波阵面垂直波线方向与波阵面垂直. 例例1 在室温下，已知空气中的声速在室温下，已知空气中的声速 为为340 m/s，水中的声速水中的声速 为为1450 m/s ，求频率为求频率为200 Hz的声波在的声波在空气中和水中的波长各为多少？空气中和水中的波长各为多少？在水中的波长在水中的波长解解由由 ，频率为，频率为200 Hz的声波在的声波在空气中的波长空气中的波长例例2 频率为频率为3000Hz的声波，以的声波，
7、以1560m/s沿一波线传播，沿一波线传播，经过波线上的经过波线上的A点后，再经点后，再经 而传至而传至B点，点，求求（1）B点的振动比点的振动比A点落后的时间，点落后的时间， 相当于多少相当于多少个波长；个波长；（2）声波在）声波在A、B两点振动时的周相差是多少；两点振动时的周相差是多少；（3）又设质点振动的振幅为）又设质点振动的振幅为1mm，问振动速度是否，问振动速度是否等于传播速度。等于传播速度。说明说明: :（2）（1 1）小质元的振动速度与波速是两个概念；）小质元的振动速度与波速是两个概念；例例3 设在某时刻，一个向右传播的横波波形图如图，试设在某时刻，一个向右传播的横波波形图如图，
8、试说明：说明：（1）图中各质元在该时刻的运动方向；）图中各质元在该时刻的运动方向；（2）1/4周期后，波形图如何？周期后，波形图如何？ t t后的波形图后的波形图后的波形图后的波形图说明说明（1 1）波形图；）波形图； （2） 横波、纵波均如此；横波、纵波均如此；（4）注意）注意：质元处于最大位移时，速度为零。：质元处于最大位移时，速度为零。（3 3）如何判断质点振动方向）如何判断质点振动方向ABCDEFGH例例4 设在某时刻，一个向右传播的平面余弦纵波波形图设在某时刻，一个向右传播的平面余弦纵波波形图如图，如图，（1）试画出图中各点所代表的媒质质元的实际位置和运）试画出图中各点所代表的媒质质元的实际位置和运动方向；动方向；（2）并说明这纵波在该时刻的疏部和密部在哪些部位。）并说明这纵波在该时刻的疏部和密部在哪些部位。平衡位置处：最松最紧，形变最大（疏部和密部）；平衡位置处：最松最紧，形变最大（疏部和密部）；波峰波谷处：不松不紧，形变最小。波峰波谷处：不松不紧，形变最小。ABCDEFGHIJKL
