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1、机 械 波,波的应用十分广泛,下面我们以绳波为例，研究机械波的形成过程及其特点,（1）介质中前面的质点带动后面质点振动，后面的质点重复前面的质点的运动，并且在时间上依次滞后些。,（2）介质中各个质点在各自的平衡位置上下往复运动，质点本身并不随波迁移。,（3）介质中各个质点的起振方向、周期、频率、振幅和波源相同。,（4）波向前传播的是振动形式、能量。,机械波的规律（特点）,请点击手,机械波的产生条件,请点击手,波动是振动的传播过程.,振动是激发波动的波源.,机械波：机械振动在弹性介质中的传播.,产生条件：1）波源；2）弹性介质.,波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.,横波：质点振动方向与
2、波的传播方向相垂直的波.,（仅在固体中传播）,横波与纵波,特征：具有交替出现的波峰和波谷.,纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波.,（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.,横波与纵波,横坐标：表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与参考点的距离。,x/cm,y/cm,纵坐标：表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。,波的图象的物理意义:表示介质中各质点在某一时刻（同一时刻）偏离平衡位置的位移的空间分布情况。,波的图象具有空间的周期性；同时每经过一个周期波就向前传播一个波长的距离，虽然不同时刻波的形状不同，但每隔一个周期又恢复原来的形状，所以波在时间上也具有周期性。
3、,机械波的图像,波长 波的周期和频率 波速,波长：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度.,O,y,A,周期：波前进一个波长的距离所需要的时间.,频率：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目.,波速：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）.,方法一：带动法（前带动后）,A,B,C,D,E,波图象的应用,-质点的振动方向和波的传播方向的关系,方法二：微平移法,经过时间，波在传播方向移动的距离，因此，把图象沿传播方向平移 即得到相对应的图象,A,B,C,D,A,B,C,D,波图象的应用,-质点的振动方向和波的传播方向
4、的关系,方法三：三角形法,三角形顶部表示波峰或波谷,A,B,C,D,波图象的应用,-质点的振动方向和波的传播方向的关系,方法四：上下坡法（沿波的传播方向，上坡下，下坡上）,A,B,C,D,E,波图象的应用,-质点的振动方向和波的传播方向的关系,方法五：同侧法（质点振动方向与波传播方向在曲线同侧）,A,B,C,D,E,波图象的应用,-质点的振动方向和波的传播方向的关系,波线 波面 波前,具有“波传播速度与方向无关”这种性质的介质称为各向同性介质,各质点相对平衡位置的位移,波线上各质点平衡位置,简谐波：在均匀的、无吸收的介质中，波源作简谐运动时，在介质中所形成的波.,平面简谐波的波函数,平面简谐波
5、：波面为平面的简谐波.,介质中任一质点（坐标为 x）相对其平衡位置的位移（坐标为 y）随时间的变化关系，即 称为波函数.,t 时刻点 P 的运动,时刻点O 的运动,以速度 沿 x 轴正向传播的平面简谐波。令原点O 的初相为零，其振动方程,点P 振动方程,时间推迟方法,平面简谐波的波函数,沿 轴负向,点 O 振动方程,如果原点的初相位不为零,平面简谐波的波函数,波动方程的其它形式,质点的振动速度，加速度,平面简谐波的波函数,波函数的物理意义,1 当 x 固定时，波函数表示该点的简谐运动方程，并给出该点与点 O 振动的相位差.,（波具有时间的周期性）,波线上各点的简谐运动图,（波具有空间的周期性）
6、,2 当 一定时，波函数表示该时刻波线上各点相对其平衡位置的位移，即此刻的波形.,波程差,3 若 均变化，波函数表示波形沿传播方向的运动情况（行波）.,水波通过窄缝时的衍射-波绕过障碍继续传播,惠更斯原理,24,波在弹性介质中运动时,任一点P 的振动,将会引起邻近质点的振动。就此特征而言，振动着的 P 点与波源相比，除了在时间上有延迟外，并无其他区别。因此，P 可视为一个新的波源。1678年，惠更斯总结出了以其名字命名的惠更斯原理：,介质中任一波面上的各点，都可看成是产生球面子波的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面构成新的波面。,惠更斯,惠更斯原理,25,t+t时刻波面,t 时刻波面,平
7、面波,球面波,介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前.,例如，均匀各向同性媒质内波的传播：,波传播方向,ut,惠更斯原理,波 的 衍 射,水波的衍射,波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播.,惠更斯原理对波的衍射的说明,波长越长（与缝宽相比），衍射现象越显著，波长越短，衍射越不显著,27,几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变,并按照原来的方向继续前进,好象没有遇到过其他波一样.（独立性）,波的独立传播原理,在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起
8、的振动位移的矢量和.（叠加性）,波的叠加原理,波的叠加原理,点P 的两个分振动,常量,波的叠加原理,1)合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布随位置而变，但是稳定的.,波的叠加原理,波程差,若 则,波的干涉,频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.,波的干涉,波的相干条件,水 波 的 干 涉 现 象,水波盘中水波的干涉,驻波的形成,振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象.,驻波的特点【演示动画】,x正向,x负向,驻波方程,驻波方程,相邻波腹(节)间距,；相邻波腹和波节间距,1）振幅 随 x 而异，与时间无关.,驻波方程,2）相邻两波节之间质点振动同相位，任一波节两侧振动相位相反，在波节处产生 的相位跃变.（与行波不同，无相位的传播）.,驻波方程,驻波的形成,振幅、频率、传播速度都相同的两列相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的一种特殊的干涉现象.,界面上总是波节,界面上总是波腹,波疏波密介质,波密波疏介质,相位跃变（半波损失）,（z小）,（z大）,（z小）,（z大）,入射波和反射波的波形,相位跃变（半波损失）,
