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1、第一节 地震波的基本概念,波动：振动在介质中的传播。,振动和波动的关系就是部分和整体的关系,波有一定的速率。,波的频率等于震源的频率。,2.波前、波后和波面,波前：,介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组成的面叫波前。,波面：,介质中同时开始振动的各质点所组成的曲面叫波面。,波后：,介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。,如图:,在t0时刻，波源开始振动，过了一段时间到了t0（t0 t0），波源的振动可能停止了或暂时停顿了；到了 t1 时刻，传播了一段距离。,S:t1 时到波前，波是不 断前进的，波前、波尾是相对某一时刻的波前、波尾。介质中的任何一点都有一个波面。,在V0区域：波已经传播
2、过去，振动已停止；,在V1区域：介质振动正在进行；,在V2区域：波还没有传到；,在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿那条“路径”从P点向别处传播，这样的理想路径就叫通过P点的波线，又叫射线。,3.波线,几何地震学:,利用波线的概念来研究地震波的传播问题。,振动曲线：,4.振动曲线和波形曲线,某一质点在不同时刻的情况；,为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个图上，即描述某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。,波形曲线：,5.正弦波的几个特征：,正弦波:如果各点的振动都是谐振动。,对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频
3、率有固定值。,（1）波长：,在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离，波源每秒振动的次数就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速v）。,如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦波的视速度和波长，用 和 来表示。,（2）视速度：,当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。,如图:,为沿着测线方向的视波长,波沿测线方向传播速度,1、反射和透射,当波入射到2种介质分界面时，会发生反射和透射。,第二种介质,（波阻抗）,地震波才会发生反射。,第一种介质,2.反射定律和透射定律,入射面：入射线和法线NP所确定的
4、平面垂直分界面叫入射面。,反射定律：反射线位于入射面内，反射角等于入射角，,透射定律：透射线也位于入射面内，而且：,表示：沿着界面，波在两种介质中传播的视速度是相等的。,全反射:,当 到一定程度，但还未到 时，已增大到，这时透射波在第二种介质中沿界面“滑行”，出现“全反射”现象。,开始出现“全反射”时的入射角叫临界角,对于水平层状介质，各层的纵波，横波速度分别用,斯奈尔（Snell）定律：,表示入射波为纵波，入射角为，各层纵横波的反射角和透射角分别用 表示，则：,P：射线系数,3、费马（Fermat)原理：,波在各种介质中的传播路线满足所用时间为最短的条件。,介质中波所传到的各点，都可以看成新
5、的波源叫子波源，可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波，叫子波。子波是以所在点处的波速传播的。利用惠更斯原理导出反射定律。,4、惠更斯（Huyaens)原理：,5、地震折射波：,当入射角 时，发生全反射，不产生滑行波，没有透射波，滑行波传播又引起另外的效应，由于两种介质互相密接，滑行波在传播过程中也会反过来影响第一种介质，并在第一种介质中激发新的波，这种由滑行波引起的波，在地震勘探中叫“折射波”。,炸药爆炸以猛烈的膨胀作用为主，造成岩石的膨胀和压缩，这种形变使质点振动方向与波的传播方向一致，产生纵波；,横波：质点振动方向与传播方向垂直;,纵波：质点振动方向与传播方向一致;,按波在传播过程中质
6、点振动方向区分为,在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之后会产生各种各样的地震波。,同一次爆炸产生的纵波比横波强的多，在同一介质中，在地震勘探中，主要用纵波。,又由于实际的爆炸作用不具有球形的对称性，以及实际的地层不是均匀介质，也会产生使质点沿着与波传播方向相垂直的振动，即形成横波。,按波在传播过程中的传播路径：直达波，反射波，折射波，透射波。,直达波：,由震源出发向外传播，没有遇到分界面直接到达接收点的波叫直达波。一个纵波入射到反射面时，即产生反射纵波和反射横波，也产生透射纵波和透射横波。与入射波类型相同的反射波或透射波称为同类波。改变了类型的反射波或透射波称为转换波。入射角不大，转换波很小，垂直入射不产生转换波。,按波所能传播的空间范围：,沿自由表面或分界面传播的波叫面波。其强度随离开界面的距离加大而迅速衰减。,纵波和横波可以在介质的整个立体空间中传播，合称为体波。,体波：,面波：,R：反射系数（由介质1入射到分界面时界面的反射系数）。,进行反射波法地震勘探时（目前主要利用反射纵波），习惯上把这种被我们利用的波称为有效波，妨碍记录有效波的其它波都称为干扰波。,在界面产生反射波条件：分界面两边介质的波阻抗不相等。,波阻抗界面才是反射界面，速度界面不一定是反射界面。,
