第2章波动(wave) 前言: 1振动在空间的传播过程叫做波动。 波动是一种重要的运动形式。 2常见的波有两大类: (1)机械波:机械振动在媒质中的传播 (2)电磁波:变化电场和变化磁场在空间中的 传播。 此外,在微观中波动的概念也很重要。 3各种波的本质不同,传播机理不同,但其基 本传播规律相同。 本章讨论:机械波( Mechanical wavel的特征 和有关规律,具体为, (1)波动的基本概念;
1 第 2 章 波 动 (Wave) 前言： 1.振动在空间的传播过程叫做波动。 波动是一种重要的运动形式。 2.常见的波有两大类: (1)机械波：机械振动在媒质中的传播。 (2)电磁波：变化电场和变化磁场在空间中的 传播。 ·此外，在微观中波动的概念也很重要。 3.各种波的本质不同，传播机理不同，但其基 本传播规律相同。 本章讨论：机械波(Mechanical wave)的特征 和有关规律，具体为， (1)波动的基本概念；
(2)与波的传播特性有关的原理、现象和规律; (3)与波的叠加特性有关的原理、现象和规律。 §I机械波的产生和传播 、机械波的产生 1产生条件:(1)波源;(2)媒质 2.弹性波:机械振动在弹性媒质中的传播 (如弹性绳上的波 弹性媒质的质元之间以弹性力( (elastic force 相联系。 3简谐波:若媒质中的所有质元均按一定的相 位传播规律做简谐振动,此种波称为简谐波 (simple harmonic wave) 以下我们主要讨论简谐波
2 (2)与波的传播特性有关的原理、现象 和规律； (3)与波的叠加特性有关的原理、现象和规律。 §1 机械波的产生和传播 一、机械波的产生 1.产生条件：(1)波源； (2)媒质 2.弹性波：机械振动在弹性媒质中的传播 (如弹性绳上的波)。 弹性媒质的质元之间以弹性力(elastic force) 相联系。 3.简谐波：若媒质中的所有质元均按一定的相 位传播规律做简谐振动，此种波称为简谐波 (simple harmonic wave)。 以下我们主要讨论简谐波
二、波的传播 1波是振动状态的传播 以弹性绳上的横波为例,由图可见: t=0 t=T/4 Th2 t=3m/4 t=T 弹性绳上的横波 由图可见:
3 二、波的传播 1.波是振动状态的传播 以弹性绳上的横波为例，由图可见： 由图可见： ········ ·· · · ····················· ························· 0 4 8 12 16 20 t = 0 t = T/4 ············· t = T/2 ·· · · · · · · ···· ·· · · · · · · · ·· · · ···· t = 3T/4 · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t = T 弹性绳上的横波
(1)媒质中各质元都只在自己的平衡位置附近 振动,并未“随波逐流”。波的传播不是 媒质质元的传播。 (2)“上游”的质元依次带动“下游”的质元 振动(依靠质元间的弹性力)。 (3)某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于 “下游”某处出现,这就是“波是振动状 态的传播”的含义。 (4)有些质元的振动状态相同,它们称作同相 点。相邻的同相点间的距离叫做波长(wave length),它们的相位差是2兀。 2波是相位的传播 由于振动状态是由相位决定的,“振动状态 的传播”也可说成是“相位的传播”,即
4 (1)媒质中各质元都只在自己的平衡位置附近 振动，并未“随波逐流”。波的传播不是 媒质质元的传播。 (2)“上游”的质元依次带动“下游”的质元 振动(依靠质元间的弹性力)。 (3)某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于 “下游”某处出现，这就是“波是振动状 态的传播”的含义。 (4)有些质元的振动状态相同，它们称作同相 点。相邻的同相点间的距离叫做波长(wave- length) ，它们的相位差是 2。 2.波是相位的传播 ·由于振动状态是由相位决定的，“振动状态 的传播”也可说成是“相位的传播”，即
某时刻某点的相位将在 较晚时刻重现于“下游”某处。 ·于是沿波的传播方向,各质元的相位依次落 后 传播方向 b点和a点的相位比较 图中b点比a点的相位落后 △g=(2△x 即a点在t时刻的相位(或振动状态经M的 时间传给了与它相距为Δx的b点,或b点 在t+△时刻的相位(或振动状态)与a点在t 时刻的情况相同(A即波的传播速度)
5 某时刻某点的相位将在 较晚时刻重现于“下游”某处。 ·于是沿波的传播方向，各质元的相位依次落 后。 图中 b 点比 a 点的相位落后 即 a 点在 t 时刻的相位(或振动状态)经t 的 时间传给了与它相距为x 的 b 点，或 b 点 在 t +t 时刻的相位(或振动状态)与 a 点在 t 时刻的情况相同( x 即波的传播速度)。 t 2 = ( )x · · a b x x u 传播方向 b 点和 a点的相位比较