2022-2023学年高二物理竞赛课件：波的分类

波的分类 波的分类 主要内容： 1. 什么是波？ 2. 波的特点？ 3. 机械波、电磁波、物质波 理学院 物理系 陈强 什么是波？ 1. 机械波 振动状态以一定速度在空间的传播就形成了波. 波的分类 机械振动以一定速度在弹性介质中由近及远地传播出去，就形成机械波. 产生条件 波源：作机械振动的物体 ｛ 弹性介质：承担传播振动的物质 2. 电磁波 变化的电场和变化的磁场在空中的传播过程形成电磁波. 3. 物质波 物质波（也称概率波）是微观粒子的一种属性，具有完全不同的性质，遵从量子力学理论. 理学院 物理系 陈强 3 横波： 介质质点的振动方向与波传播方向相互垂直的波；如柔绳上传播的波. 纵波： 介质质点的振动方向和波传播方向相互平行的波；如空气中传播的声波. (气体和液体内只能传播纵波，不能传播横波） 理学院 物理系 陈强 4 结论 (1) 波动中各质点并不随波前进； (2) 各个质点的相位依次落后,波动是相位的传播. 理学院 物理系 陈强 ——只有固体才能传播机械横波 ——固体、液体和气体都能传播机械纵波 固体能发生切变，液体、气体不能 固体、液体和气体都能产生压缩和膨胀形变 产生横波和纵波的介质条件： 理学院 物理系 陈强 波面 在波传播过程中，任一时刻媒质中振动相位相同的点联结成的面。 沿波的传播方向作的有方向的线。 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。 波面 波线 波前 在某一时刻，波传播到的最前面的波面。 波线 注意: x y z 平面波 波的几何描述： 理学院 物理系 陈强 主要内容： 1. 简谐波 2. 波长和频率 3. 一维波的波动微分方程 理学院 物理系 陈强 简谐波 波长和频率 波面为平面的简谐波 本节主要讨论在无吸收（即不吸收所传播的振动能量）、各向同性、均匀无限大媒质中传播的平面简谐波。 平面简谐波 说明 简谐波是一种最简单、最基本的波，研究简谐波的波动规律是研究更复杂波的基础。 介质传播的是谐振动，且波所到之处，介质中各质点作同频率的谐振动。 简谐波 平面简谐波 理学院 物理系 陈强 一般波函数 y x x P O 简谐振动 从时间看,P点t时刻的位移是O 点 简谐振动 平面简谐波的波函数 从相位看,P点处质点振动相位较O点处质点相位落后  若 P 为任意点 ——平面简谐波的波函数 令 平面简谐波的波动方程（波函数） 的时刻的位移 理学院 物理系 陈强 一维波的波动方程（波函数） 平面简谐波的波函数 (1) x = x0 ，给出 x0 处质元振动方程 t y (振动曲线) O (2) t = t0 ，给出 t0时刻的波形图 y x (波形曲线) O 简谐波波函数的物理意义 理学院 物理系 陈强 ， 为初相位. t1时刻的波形 O y x (3) x 和 t 都在变化，表明各质点在不同时刻的位移分布. t1+Δt 时刻的波形 x1 若 t 时刻的相位： 波速 u 也称作相速度. 理学院 物理系 陈强 $