第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版振动和波动的关系： 机械波、电磁波、物质波振动波动的成因波动振动的传播 波动的种类：1第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版一 机械波的形成 能传播机械振动的媒质 （空气、水、钢铁等）2 介质作机械振动的物体 （声带、乐器等） 1 波源波是运动状态的传播，介质的质 点并不随波传播.注意2第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版 二 横波与纵波1 横波特点： 波传播方向上各点的振动方向与 波传播方向垂直. 3第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版特点：质点的振动方向与波传播方向一致存在相间的 稀疏和稠密区域。 2 . 纵波（又称疏密波） 例如：弹簧波、 声波4第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版3 复杂波 （本章研究对象）特点：波源及介质中各点均作简谐振动特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成例如：地震波 简谐波5三. 描述波动的几个物理量OyAA-波传播方向上相邻两振动状态完全相同 的质点间的距离（一完整波的长度）. 1 波长波长 波的周期和频率 波速6第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版横波：相邻 波峰波峰 波谷 波谷 纵波：相邻 波疏波疏 波密波密7第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版 2、波的周期和频率波的周期T ：波前进一个波长的距离所需的时间(一个完整波形通过介质中某固定点所需的时间).波的频率 ：单位时间内波向前传播的完整波的 数目. （1 S 内向前传播了几个波长）.8第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版决定于介质的性质（弹性模量和密度）波在介质中传播的速度 3. 波速 钢铁中 水 中例如，声波在空气中9第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版四个物理量的联系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波速只决定于介质的性质波速只决定于介质的性质介质决定波源决定10第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版例1 在室温下，已知空气中的声速 为340 ms-1，水中的声速 为1 450 ms-1，求 频率为200 Hz和2 000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？解 由 ，频率为200 Hz和2 000 空气中的波长Hz 的声波在11第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版在水中的波长12波线波面平面波波面波线四 波线 波面 波前1. 波线（波射线): 代表波的传播方向的射线。2. 波阵面: 振动相位相同的点组成的面称为波阵面3. 波前（波阵面) :某时刻波源最初的振动状态传到的 波面。波前是最前面的波阵面.波面球面波柱面波波面波线波面波线在各向同性均匀媒质中，波线波面。波线注意xyz按波面形状平面波球面波柱面波第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版性质（3）各向同性介质中，波线垂直于波阵面. （2）波阵面的推进即为波的传播.（1）同一波阵面上各点振动状态相同.15(1) 绳索中的波速(弦中传播的横波波速)绳波的传播T为弦中张力，为弦的线密度*. 机械波的速度(了解)2） 固体纵波波速E 为杨氏弹性模量。 为体密度在固体媒质中纵波波速为zl0l0 + l FF长变在弹性限度范围内，应力与应变成正比G为切变弹性模量。切变F切F切S上下面面积3） 固体中的横波波速固体中 G Y 横波纵波地震时纵波先到达震中*地震中纵波先到 还是横波先到?(4)在液体和气体只能传播纵波，其波速为：B为介质的容变弹性模量 为密度在弹性限度范围内，压强的改变与容变应变的大小成正比 p p p p第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版（1）若视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为 ，与温度 的 关系为 . 式中 为气体 的摩尔热容之比， 为密度， 为摩尔气体常 数， 为摩尔质量.例2 假如声波在空气中的传播过程可 看作绝热过程. （2）求 和 时，空气中的声速.（空气的 ， ）21第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版解 （1）气体中纵波波速为 式中体积模量 被定义为压强增量 与体积 应变（ ）的比，即负号表示压强增大(减小)时体积缩小(增大)已知:绝热过程，证 ，求 ， 时的声速22第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版又由理想气体绝热方程 常量取微分，得23第十章 波动10-1 机械波的几个概念物理学第五版时空气中声速 时声速（2）24