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1、第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 波动是振动的传播过程波动是振动的传播过程.振动是激发波动的波源振动是激发波动的波源.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能量传播能量传播2反射反射2折射折射2干涉干涉2衍射衍射两两类类波波的的共共同同特特征征第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波
2、的产生和传播 波源波源介质介质+弹性作用弹性作用机机械械波波一一 机械波的形成机械波的形成产生条件：产生条件：1）波源；）波源；2）弹性介质）弹性介质. 波是运动状态的传播，介质的波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播质点并不随波传播.注意注意机械波：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.第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 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.（仅在固体中传播（仅在固体中传播 ）二二 横波与纵波横波与纵波 特征：具有交替出现的波峰和波谷特征：具有交替出现的
3、波峰和波谷.第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 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.第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 三三 波长波长 波的周期和频率波的周期和频率 波速波速2 波长波长 ：沿波的传播方向，两个相邻的、相：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整的振动质点之间的距离，即一个完整
4、波形的长度波形的长度.OyAA-第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 2 周期周期 ：波前进一个波长的距离所需要：波前进一个波长的距离所需要的时间的时间.2 频率频率 ：周期的倒数，即单位时间内波动：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目所传播的完整波的数目.2 波速波速 ：波动过程中，某一振动状态（即：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）.注意注意周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动周期或频率只决定于波源的振动! !波速
5、只决定于媒质的性质！波速只决定于媒质的性质！波速只决定于媒质的性质！波速只决定于媒质的性质！第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 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，左右，混凝土混凝土横横 波波固体固体纵纵 波波液、气体液、气体切变切变模量模量弹性弹性模量模量体积体积模量模量第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 四四 波线波线 波面波面 波前波前*球球 面面 波波平平 面面 波波波前波前波面波面波线波线第第9 9
6、章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 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和和2000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？的声波在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和和2000 Hz 的声波在的声波在空气中的波长空气中的波长第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 解解 （1）气体中纵波的速度）气体中纵波的速度由理想气体状态方程由理想气体状
7、态方程 例例2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程传播过程可看作绝热过程. （1）视空气为理想气体，试证声速视空气为理想气体，试证声速 与压强与压强 的关的关系为系为 ，与温度，与温度 T 的关系为的关系为 .式中式中 为气体摩尔热容之比，为气体摩尔热容之比， 为密度，为密度，R 为摩尔气体常为摩尔气体常数，数，M 为摩尔质量为摩尔质量. 第第9 9章章 机械波机械波9.1 9.1 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 解解 （2）由（）由（1） 例例2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程传播过程可看作绝热过程. （1）视空气为理想气体，试证声速视空气为理想气体，试证声速 与压强与压强 的关的关系为系为 ，与温度，与温度 T 的关系为的关系为 . 暗暗 （2）求求0 和和20 时时, 空气中的声速空气中的声速.（空气（空气）
