第五講機(jī)械振動和機(jī)械波-資料下載頁
2025-06-26 08:15本頁面
【正文】 部分相比，范圍較小，強(qiáng)度很弱，不夠明顯而已。此外，在障礙物或小孔尺寸一定的情況下，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯。5．6．駐波駐波是頻率相同、振幅相同、振動方向一致、傳播方向相反的兩列簡諧波疊加的結(jié)果，如圖556，設(shè)弦上傳遞的是連續(xù)的周期波，波源的振動方程為 向左傳播的入射波表達(dá)式為 設(shè)波源到固定端的距離為，則入射波傳到反射點(diǎn)時(shí)的相位為圖556λ2A圖557考慮到入射波和反射波在連接點(diǎn)的振動相位相反，即入射波在反射時(shí)產(chǎn)生了的相位突變，故反射波在反射點(diǎn)的相位為 反射波在原點(diǎn)P的相位為 因而，反射波的波動方程為 合成波為： 合成波的振幅為與x有 關(guān)，振幅最大處為波腹，振幅最小處為波節(jié)。波腹的位置為 即 如圖566中的D、E、F等處。波節(jié)的位置為 即 如圖557中的O、A、B等處。 相鄰兩波節(jié)（或波腹）之間的間距為。不同時(shí)刻駐波的波形如圖567所示，其中實(shí)線表示、T、2T……時(shí)的波形；點(diǎn)線表示、……時(shí)的波形；點(diǎn)劃線表示、時(shí)的波形。5．5．多普勒效應(yīng)站在鐵路旁邊聽到車的汽笛聲，發(fā)現(xiàn)當(dāng)列車迎面而來時(shí)音調(diào)較靜止時(shí)為高，而列車迅速離去時(shí)音調(diào)較靜止時(shí)為低，此外，若聲源靜止而觀察者運(yùn)動，或者聲源和觀察者都運(yùn)動，也會發(fā)生收聽頻率和聲源頻率不一致的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。下面分別探討各種情況下多普勒頻移的公式：圖558（1）波源靜止觀察者運(yùn)動情形圖559如圖558所示，靜止點(diǎn)波源發(fā)出的球面波波面是同心的，若觀察者以速度趨向或離開波源，則波動相對于觀察者的傳播速度變?yōu)榛?，于是觀察者感受到的頻率為 從而它與波源頻率之比為 （2）波源運(yùn)動觀察者靜止情形若波源以速度運(yùn)動，它發(fā)出的球面波不再同心。圖559所示兩圓分別是時(shí)間相隔一個周期T的兩個波面。它們中心之間的距離為T，從而對于迎面而來或背離而去的觀察者來說，有效的波長為觀察者感受到的頻率為 因而它與波源頻率之比為 （3）波源和觀察者都運(yùn)動的情形此處只考慮波的傳播方向、波源速度、觀察者速度三者共線的特殊情況，這時(shí)有效波速和波長都發(fā)生了變化，觀察者感受到的頻率為 從而它與波源頻率之比為 下舉一個例 單行道上，有一支樂隊(duì)，沿同一個方向前進(jìn)，樂隊(duì)后面有一坐在車上的旅行者向他們靠近。此時(shí)，樂隊(duì)正在奏出頻率為440HZ的音調(diào)。在樂隊(duì)前的街上有一固定話筒作現(xiàn)場轉(zhuǎn)播。旅行者從車上的收音機(jī)收聽演奏，發(fā)現(xiàn)從前面樂隊(duì)直接聽到的聲音和從廣播聽到的聲音混合后產(chǎn)生拍，并測出三秒鐘有四拍，車速為18km/h，求樂隊(duì)前進(jìn)速度。（聲速=330m/s）。解：先考慮車上聽到的頻率，連續(xù)兩次應(yīng)用多普勒效應(yīng)，有 （為旅行者聽到樂隊(duì)的頻率） 得 收音機(jī)得到頻率為 旅行者聽到廣播頻率為 又拍頻為 綜上得：=5．6．7．聲波機(jī)械振動在空氣中的傳播稱為聲波。聲波作用于人耳，產(chǎn)生聲音感覺。人耳可聞聲波頻率是16~20000。頻率超過20000的聲波叫超聲波。超聲波具有良好的定向性和貫穿能力。頻率小于16的聲波稱為次聲波。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，聲波在空氣中的速度為331m/s。（1）聲波的反射—聲波遇障礙物而改變原來傳播方向的現(xiàn)象。，人耳才能分辨，否則兩種聲音將混在一起，加強(qiáng)原聲。室內(nèi)的聲波，經(jīng)多次反射和吸收，最后消失，這樣聲源停止發(fā)聲后，聲音還可在耳中繼續(xù)一段時(shí)間，這段時(shí)間叫交混回響時(shí)間。交混回響時(shí)間太長，前后音互相重疊，分辨不清；交混時(shí)間太短，給人以單調(diào)不豐滿的感覺，這種房間不適于演奏。（2）聲波的干涉——兩列同頻率同振幅的聲波在媒質(zhì)中相遇而發(fā)生的波干涉現(xiàn)象。（3）聲波的衍射——聲波遇障礙物而發(fā)生的波衍射現(xiàn)象。由于聲波波長在17cm—17m之間，與一般障礙物尺寸可相比擬，可繞過障礙物進(jìn)行傳播?！话阏系K物不能被光繞過去。這就是“聞其聲而不見其人”的緣由。（4）共鳴——聲音的共振現(xiàn)象音叉和空氣柱可以發(fā)生共鳴。在一個盛水的容器中插入一根玻璃管，在管口上方放一個正在發(fā)聲的音叉，當(dāng)把玻璃管提起和放下，以改變玻璃管中空氣柱的長度時(shí)，便可以觀察到空氣柱與音叉發(fā)生共鳴的現(xiàn)象。在這個實(shí)驗(yàn)中發(fā)生共鳴的條件是：，式中L為玻璃管的長度，為音叉發(fā)出聲波的波長，n為自然數(shù)。樂音噪聲——好聽、悅耳的聲音叫樂音，嘈雜刺耳的聲音叫噪聲。樂音是由作周期性振動的聲源發(fā)出的，嘈聲是由做無規(guī)則非周期性振動的聲源產(chǎn)生的。音調(diào)、響度與音品為樂音三要素。音調(diào)—基音頻率的高低，基頻高則稱音調(diào)高。人們對音調(diào)的感覺客觀上也取決于聲源振動的頻率，頻率高，感覺音調(diào)高。響度—聲音的強(qiáng)弱。聲源振幅大、聲音的聲強(qiáng)（單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于聲波傳播方向的單位面積的能量）也大，人感覺到的聲音也大。音品—音色，它反映了不同聲源發(fā)出的聲音具有不同的特色。音品由聲音所包含的泛音的強(qiáng)弱和頻率決定。18 /
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