機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第15章機(jī)械波3解讀ppt課件
印度板塊以每年50mm的速度向亞洲俯沖,造成青藏高原快速隆升。高原物質(zhì)向東緩慢流動(dòng),在高原東緣地區(qū)沿龍門山構(gòu)造產(chǎn)生向東擠壓,受到四川盆地下剛性地塊的阻擋。長(zhǎng)期的構(gòu)造應(yīng)力能量累積終在映秀發(fā)生突然釋放,破裂構(gòu)造沿龍門山中央斷裂帶迅速擴(kuò)展產(chǎn)生地震破裂帶。,同學(xué)們好!,1,§15.3 波的能量,一. 波的能量和能量密度,二. 能流密度,2,三. 波的吸收,吸收媒質(zhì),實(shí)驗(yàn)表明,3,(1) 知某一時(shí)刻波前,可用幾何方法決定下一時(shí)刻波前;,說(shuō)明,R1,R2,S1,S2,O,§15.4 惠更斯原理,惠更斯提出:,(1) 行進(jìn)中的波面上任意一點(diǎn)都 可看作是新的子波源;,(3) 各個(gè)子波所形成的包絡(luò)面,就是原波面在一定時(shí)間內(nèi)所傳播到的新波面。,(2) 所有子波源各自向外發(fā)出許多子波;,4,(2) 亦適用于電磁波,非均勻和各向異性媒質(zhì);,(4) 不足之處(未涉及振幅,相位等的分布規(guī)律)。,(3) 解釋衍射、反射、折射現(xiàn)象;,由幾何關(guān)系知:,5,§15.5 波的干涉,一. 疊加原理,1. 波傳播的獨(dú)立性,2. 疊加原理,當(dāng)幾列波在傳播過(guò)程中在某一區(qū)域相遇后再分開,各波的傳播情況與未相遇一樣,仍保持它們各自的頻率、波長(zhǎng)、振動(dòng)方向等特性繼續(xù)沿原來(lái)的傳播方向前進(jìn)。,在波相遇區(qū)域,任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),為各波單獨(dú)存在時(shí)所引起的振動(dòng)的合振動(dòng)。,v1,v2,注意,波的疊加原理僅適用于線性波的問題,6,二. 相干波與相干條件,干涉現(xiàn)象,相干波,相干條件,頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定。,一般情況下,各個(gè)波的振動(dòng)方向和頻率均不同,相位關(guān)系不確定,疊加的合成波較為復(fù)雜。,當(dāng)兩列(或多列)相干波疊加的結(jié)果,其合振幅 A 和合強(qiáng)度 I 將在空間形成一種穩(wěn)定的分布,即某些點(diǎn)上的振動(dòng)始終加強(qiáng),某些點(diǎn)上的振動(dòng)始終減弱。, 波的干涉,相干波源,滿足相干條件的波,產(chǎn)生相干波的波源,7,三. 干涉規(guī)律,根據(jù)疊加原理可知,P 點(diǎn)處振動(dòng)方程為,S1,S2, 合振動(dòng)的振幅,P,P, P 點(diǎn)處波的強(qiáng)度,8,相位差,當(dāng),干涉相長(zhǎng),當(dāng),干涉相消, 空間點(diǎn)振動(dòng)的情況分析,9,討論,干涉相長(zhǎng),(1) 若,(2) 若,干涉相消,干涉相長(zhǎng),干涉相消,從能量上看,當(dāng)兩相干波發(fā)生干涉時(shí),在兩波交疊的區(qū)域,合成波在空間各處的強(qiáng)度并不等于兩個(gè)分波強(qiáng)度之和,而是發(fā)生重新分布。這種新的強(qiáng)度分布是時(shí)間上穩(wěn)定的、空間上強(qiáng)弱相間具有周期性的一種分布。,10,A、B 為兩相干波源,距離為 30 m ,振幅相同, 相同,初相差為 ,u = 400 m/s, f =100 Hz 。,例,A、B 連線上因干涉而靜止的各點(diǎn)位置。,求,解,B,A,30m,(P 在A 左側(cè)),(P 在B 右側(cè)),(即在兩側(cè)干涉相長(zhǎng),不會(huì)出現(xiàn)靜止點(diǎn)),r1,r2,P 在A、B 中間,11,干涉相消,(在 A,B 之間距離A 點(diǎn)為 r1 =1,3,5,29 m 處出現(xiàn)靜止點(diǎn)),12,§15.6 駐波,一. 弦線上的駐波實(shí)驗(yàn),波腹,波節(jié),兩列等振幅相干波相向傳播時(shí)疊加形成駐波,駐波條件:,二. 駐波波函數(shù),(a),(b),(c),C1,C2,D1,D2,D3,13,,即駐波是各質(zhì)點(diǎn)振幅按余弦分布,(1),波腹(A= Amax) :,討論,波節(jié)(A= Amin) :,的特殊諧振動(dòng) ;,14,相鄰兩波腹之間的距離:,(2) 所有波節(jié)點(diǎn)將媒質(zhì)劃分為長(zhǎng),的許多段,每段中各,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)振幅不同,但相位皆相同;而相鄰段間各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相位相反; 即駐波中不存在相位的傳播。,相鄰兩波節(jié)之間的距離:,15,(3) 沒有能量的定向傳播。能量只是在波節(jié)和波腹之間,進(jìn)行動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。,(4) 半波損失。反射點(diǎn)為波節(jié),表明入射波與反射波在該點(diǎn)反相。,勢(shì)能,動(dòng)能,勢(shì)能,16,有半波損失(波節(jié)),相當(dāng)于入射波與反射波之間附加了半個(gè)波長(zhǎng)的波程差,無(wú)半波損失(波腹),入射波,反射波,透射波,透射波沒有半波損失,弦線上形成駐波的條件 :,(5) 簡(jiǎn)正模式:,特定的振動(dòng)方式稱為系統(tǒng)的簡(jiǎn)正模式。,駐波頻率則為:,17,(3) 以B 為反射點(diǎn)求合成波,并分析波節(jié),波腹的位置坐標(biāo)。,(1) 以D 為原點(diǎn),寫出波函數(shù);,平面簡(jiǎn)諧波 t = 0 時(shí)刻的波形如圖,此波波速為 u ,沿x 方向傳播,振幅為A,頻率為 f 。,(2) 以 B 為反射點(diǎn),且為波節(jié),若以 B 為 x 軸坐標(biāo)原點(diǎn),寫出入射波,反射波方程;,例,解,(1),(2),求,B,D,x,18,(3),波腹,波節(jié),19,