一注基础物理之波动学

一注基础物理之波动学，波源，做机械振动的物体；弹性介质，能够传播机械振动的物质；振幅A:质元振动时离开平衡位置的最大位移，反映振动和波动的强弱强度。

一注基础-物理之波动学

• 1、机械波
  • 产生和传播
    • 波源，做机械振动的物体
    • 弹性介质，能够传播机械振动的物质
  • 波的特征
    • 波是振动状态（相位）在弹性介质中的传播（现象）；
    • 波是振动能量在弹性介质的传播（实质）；
    • 质元只在各自平衡位置附近振动
  • 波的描述
    • 振幅A:质元振动时离开平衡位置的最大位移，反映振动和波动的强弱强度。
    • 频率ν，角频率ω：
    • 周期T：传播一个波长的距离所用的时间，也表示媒质质元完成一次完整振动所需的时间
    • 波速u:
    • 波长λ：相位差为2π两点（振动状态完全相同的相邻点）的距离
    • 相位，初相：振动相位用（ωt+ψ)表示，其中ψ是t=0时的相位，称为初相
• 2、一维简谐波表达式
  • • 取“-”沿x轴正向传播，取“+”沿x轴负向传播
  • 波线上两点的相位差：
  • 注意：可根据题目给出的条件变换成已知条件的公式，再带入求解
• 3、波的能量
  • 能量=振动动能+弹性势能
  • 质元处于平衡位置：振动速度最大，因而动能最大；相对变形最大，因而势能也最大;进而总能量也最大
  • 质元处于最大位移处（波峰或波谷）：振动速度为零，因而动能为零；相对变形为零，因而势能也为零；进而总能量也为零。
• 4、波的衍射
  • 指波在传播过程中遇到障碍物时，波线发生弯曲改变传播方向并绕过障碍物的现象。
• 5、波的叠加原理
  • 波的干涉
    • 干涉条件：频率相同、振动方向相同、相遇点相位差恒定
    • 相干波源S1、S2的振动方程：
    • 波的叠加相位差条件
    • 波的叠加波程差条件
  • 驻波
    • 驻波条件：干涉波，振幅相同，方向相反
    • 特征
      • 1.波腹处振幅最大（是原相干波的2倍）、波节处振幅最小
      • 2.波腹和波节等间距交替出现，相邻波节（波腹）间距为λ/2
      • 3.相邻波节之间各质元相位相同；波节两侧质元振动方向相反，相位突变为π
      • 4.驻波既没有振动状态的传播，也没有能量的传播
• 6、声波、声强级
  • 声波
    • 次声波＜20HZ
    • 可闻声波 20HZ~2000HZ
    • 超声波 ＞2000HZ
  • 声强
  • 声强级
• 7、多普勒效应
  • 概念
    • 1.波源与观察者相对媒质静止时，媒质中的振动频率与波源的振动频率相等，观察者收到的频率与波源相同。
    • 2.当波源或观察者或两者皆相对介质运动时，观察者接收到的频率不同于波源的现象。
• 振动（干涉）减弱
• 振动（干涉）加强
• 波峰波谷 动 势 总为零
• 平衡位置 动 势 总最大