波動formathppt課件(編輯修改稿)
2025-06-03 13:32 本頁面
【文章內容簡介】 1uY ??16/37 三、波的能量 波的能量 定性分析： 選擇一個質元 質元在振動 動能 質元有形變 勢能 同一時刻各質元的振動和形變不同，對應的能量狀況也不同，波的能量在介質中有一分布 波的傳播是振動和形變的傳播，也是能量的傳播 能量是如何分布、如何傳播？ 質元的動能 ?????? ?? uxtAy ?c o s d s ind yxAttu? ? ? ??? ? ? ?????? ? ? ?2 2 2 211d d s i n22k xW m d V A t u? ? ? ? ??? ? ?????x處質量為 dm的質元，其動能為 17/37 d s indy A xtx u u? ? ???? ????? ? 2 2 21d d s i n2pxE V A tu? ? ?????????? ? ? ?2221 1 1 dd d d d2 2 d 2 dpY S yW k y y Y Vxx??? ? ? ????? ? ? ?2 2 2 211d d s i n22k xW m d V A t u? ? ? ? ??? ? ?????x處質量為 dm的質元，其勢能為 質元的總能量 ? ? 2 2 2d d d d s i nkp xE E E V A t u? ? ? ???? ????＝ ＋結論： 1）質元中的能量是隨時間變化的， 波動過程是 一個能量傳播的過程。 2）波動過程中，質元中的動能與勢能 “ 同相 ” 同時達到最大，同時達到最小。 18/37 2）波動過程中，質元中的動能與勢能 “ 同相 ” 同時達到最大，同時達到最小。 3）簡諧振動系統(tǒng)中，勢能和動能相互轉化，內力 做功，機械能守恒。 簡諧波動系統(tǒng)中，勢能和動能相等，外力做功 , 機械能不守恒。 ?xO以繩波為例 ? ? 2 2 2d d d d s i nkp xE E E V A t u? ? ? ???? ????＝ ＋波的能量密度 定義： 單位體積介質中的能 量就是能量密度 2 2 2d s indExw A tVu?????????＝ ＝平均能量密度 : 一個周期內的能量密度的平均值 221 2wA??＝19/37 能流 定義： 單位時間內通過介質中某一面積的能量稱為通過該面積的能流 ?????? ? uxtAuSuSwP 222 s i n ??＝＝平均能流 22 21 ?? AuSuSwP ＝＝平均能流密度 ——描述能流的空間分布和方向 定義：通過與波的傳播方向垂直的單位面積的平均能流，稱為平均能流密度，又稱為波的強度。 uAuwI ??? 2221 ????波的吸收 振幅的減少 dA與入射波振幅 A及介質厚度 dx成正比 ddA A x??? 0 e xAA ???α：介質的振幅吸收系數(shù) 20 e xII ???20/37 惠更斯原理 波的反射和折射 一、惠更斯原理 惠更斯原理 介質中波動傳播到的各點都可看作是發(fā)射球面子波的波源；而在其后的任意時刻，這些子波的包絡面就是新的波面。 1） 當波動在各向同性均勻介質中傳播，各子波在各方向傳播速度都相同，用惠更斯原理求出波陣面幾何形狀不變，波線不發(fā)生偏折 (波的傳播方向不改變 ) 2） 當波動在非均勻介質中傳播，各子波在各方向傳播速度不同，用惠更斯原理求出波陣面幾何形狀可能變化，波線發(fā)生偏折 (波的傳播方向改變 )，如衍射、折射 3） 惠更斯原理只能解決波的傳播方向問題，可以解釋波的反射、折射、衍射。不能給出傳播方向上波強度的分布。 21/37 二、波的衍射 波的衍射現(xiàn)象 波在傳播過程中遇到障礙物時，能夠繞過障礙物的邊緣繼續(xù)前進的現(xiàn)象叫做波的衍射現(xiàn)象。 用惠更斯原理解釋波的衍射現(xiàn)象 靠近狹縫的邊緣處，波面彎曲，波線改變了原來的方向，即繞過了障礙物繼續(xù)前進。 22/37 三、波的反射與折射 反射波與入射波在同一介質中，傳播速度相同，同一時間內行進的距離相等， r 折射波與入射波在不同的介質中傳播，波速不同，在同一時間內行進的距離不等。 211221s ins in nnnuui ????ii ?39。23/37 波的干涉 駐波 媒質中同時有幾列波時 , 每列波都將保持自己原有的特性 (傳播方向 、 振動方向 、 頻率等 ), 不受其
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