1、平面簡諧波1第1頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三(1) 質(zhì)元并未“隨波逐流” 波的傳播不是媒 質(zhì)質(zhì)元的傳播，而是相位的傳播(2) 某時(shí)刻某質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)將在較晚時(shí)刻 于“下游”某處出現(xiàn)-波是振動(dòng)狀態(tài)的傳播 (4) 同相點(diǎn)-質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)相同結(jié)論：（5）波的傳播是波形的傳播。波源振動(dòng)一個(gè)周期， 波向前傳播一個(gè)波形(3) 沿波的傳播方向,各質(zhì)元的相位依次落后。2第2頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三O點(diǎn)在 t 時(shí)刻的振動(dòng)狀態(tài)O點(diǎn)在 的振動(dòng)狀態(tài)P 處質(zhì)點(diǎn)在 t 時(shí)刻的振動(dòng)狀態(tài)沿著x軸 負(fù)向傳播的平面簡諧波？OxP處質(zhì)點(diǎn)在 t 時(shí)刻的振動(dòng)狀態(tài)與o處質(zhì)點(diǎn)在

2、時(shí)刻的振動(dòng)狀態(tài)完全相同y(0,t) =Acost y (o,t+x/u)= Acos (t+x/u)y (x,t) = Acos (t+x/u) xPu3第3頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三xtt + tx波數(shù)4第4頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三建立簡諧波方程的步驟可歸納如下：(1) 根據(jù)給定的條件，寫出波動(dòng)在媒質(zhì)中某點(diǎn)S （不一定是波源）的振動(dòng)方程(2)建立坐標(biāo)系，選定坐標(biāo)原點(diǎn)，在坐標(biāo)軸上任 選一點(diǎn)P，求出該點(diǎn)相對于S點(diǎn)的振動(dòng)落后或 超前的時(shí)間(3)根據(jù)在一定坐標(biāo)系中波的傳播方向，從S點(diǎn)振動(dòng)方 程中的減去或加上這段時(shí)間，即得到波動(dòng)方程注意：(

3、1)振動(dòng)已知的點(diǎn)、原點(diǎn)、振源的區(qū)別(2)波速不是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度!5第5頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三3.討論(1) x 一定，P處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程P處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的初位相x = x0點(diǎn)的振動(dòng)曲線波函數(shù)OxPOt6第6頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三(2) t一定t 時(shí)刻各處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移(3) x, t 都在變化波形以速度 u 傳播Oxty7第7頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三例1：已知 y=0.02cos(10t+6x)SI求:T、u及傳播方向解：比較法即與標(biāo)準(zhǔn)方程比較T=/5=0.63(s)=1/T=1.6(Hz)

4、=/3=1.05(m)u= /T=1.67(m/s)傳播方向：沿X軸負(fù)向8第8頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三如圖，在下列情況下試求波函數(shù)：(3) 若 u 沿 x 軸負(fù)向，以上兩種情況又如何？例2 (1) 以 A 為原點(diǎn)；(2) 以 B 為原點(diǎn)；BA已知A 點(diǎn)的振動(dòng)方程為：在 x 軸上任取一點(diǎn)P ，該點(diǎn) 振動(dòng)方程為：波函數(shù)為：解PBA9第9頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三(2) B 點(diǎn)振動(dòng)方程為：(3) 以 A 為原點(diǎn)：以 B 為原點(diǎn)：波函數(shù)為:10第10頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三二、 波的能量和能流1. 彈性波的能

5、量波在彈性媒質(zhì)中傳播時(shí),各質(zhì)元都在振動(dòng)， 隨著波的傳播,能量也在傳播。波的能量 = 振動(dòng)動(dòng)能 + 形變勢能這里要搞清： 媒質(zhì)質(zhì)元能量是如何變化的？ 能量傳播的規(guī)律如何？11第11頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三一. 彈性波的能量波的能量 = 振動(dòng)動(dòng)能 + 形變勢能動(dòng) 能勢能 總能量 能量密度2.12第12頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三3. 能流密度(波的強(qiáng)度)單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于波的傳播方向的單位面積的平均能量,稱為平均能流密度,又稱為 波的強(qiáng)度 I .按周期平均的平均能量密度為w = wk+wp = 2A2sin2( t- k x)因?yàn)閱挝?

6、W/m2uSux 平均能流密度(波的強(qiáng)度)即 (記!) 13第13頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三2-7 惠更斯原理 波的干涉一、惠更斯原理波傳播時(shí)，任一波陣面上的每一點(diǎn)都可以看作發(fā)射子波的點(diǎn)波源，以后任意時(shí)刻，這些子波的包跡就是該時(shí)刻的波陣面。球面波平面波14第14頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三當(dāng)障礙物的線度接近波長，衍射現(xiàn)象尤其顯著。衍射：波能繞過障礙物的邊緣繼續(xù)前進(jìn)的現(xiàn)象15第15頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三二、波的干涉1.波的疊加原理 在各個(gè)波重疊處,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移是各個(gè)波單獨(dú)存在時(shí)在時(shí)在該點(diǎn)引起振動(dòng)位移的矢

7、量和.2.波的干涉現(xiàn)象：幾列波疊加時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)度的穩(wěn)定分布波的相干條件：頻率相同，振動(dòng)方向相同，相差恒定。s1s2r1r2pP點(diǎn)16第16頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三相位差：合振動(dòng)：合振幅：強(qiáng)度：17第17頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三（強(qiáng)度最大）干涉相長：（強(qiáng)度最小）干涉相消：時(shí)，波程差強(qiáng)度最大強(qiáng)度最小 18第18頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三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BAP30m（

8、P 在A 左側(cè)）（P 在B 右側(cè)）(即在兩側(cè)干涉相長，不會出現(xiàn)靜止點(diǎn))r1r2P 在A、B 中間19第19頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三干涉相消(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))20第20頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三（1）聲波機(jī)械縱波可聞聲波 ：20 Hz-20000Hz次聲波 ：20000Hz一、聲強(qiáng)級及其生物效應(yīng)2-5 聲波及超聲波的生物效應(yīng) （2）聲強(qiáng)：聲波的能流密度（3）聲強(qiáng)級單位：貝爾（Bel）單位： 分貝（dB）引起聽覺的聲波的聲強(qiáng)范圍：10-12 w/m21 w/m2 標(biāo)準(zhǔn)聲強(qiáng)1.聲強(qiáng)

9、級21第21頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三鬧市車聲 70分貝 響 通常說話 60分貝 正常室內(nèi)輕聲收音機(jī) 40分貝 輕輕耳語 20分貝 輕樹葉沙沙聲 10分貝 極輕人耳能忍受的最大聲強(qiáng)人耳有聽覺的最小聲強(qiáng)22第22頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三2.可聞聲的生物效應(yīng)可聞聲的主要生物效應(yīng)是引起聽覺。（1）生理效應(yīng)方面：由于聽覺作用，可引起很多生理效應(yīng)。如用聲強(qiáng)級為80-130Db可聞聲作用于大鼠，其皮質(zhì)不同區(qū)的細(xì)胞發(fā)生明顯變化，染色質(zhì)溶解、神經(jīng)膠質(zhì)變化等。（2）直接作用方面：可聞聲波作為環(huán)境常存因子，也可以不通過聽覺神經(jīng)，而直接作用于生物結(jié)構(gòu)。可

10、聞聲能引起原生蛋白質(zhì)變性，提高對活體染色的親和性。 凡是人們不愿聽、有害的各種聲音都是噪聲。噪聲能夠妨礙人們工作、休息和睡眠，它還損害聽覺、引起心理的、社會的、生理的，甚至病理的反應(yīng)。噪聲對聽覺器官有損害作用 。3. 噪聲的生物效應(yīng)23第23頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三二、超聲波、次聲波的特性及其生物效應(yīng)1、超聲波特點(diǎn)：頻率高、波長短、衍射不嚴(yán)重（1）定向傳播特性探測水中物體、工件內(nèi)部缺陷 、B超（2）穿透本領(lǐng)大 24第24頁，共26頁，2022年，5月20日，7點(diǎn)35分，星期三2.超聲波的生物效應(yīng)3.超聲波的一些生物應(yīng)用由于超聲波的上述特性，使其對從生物大分子到整個(gè)生物肌體，都會產(chǎn)生各種生物效應(yīng)。例如：水溶液中的蛋白質(zhì)分子，在2104Hz的空化場作用下，其DNA可發(fā)生部分降解。 利用超聲波的聲強(qiáng)大及空化作用，可以用來打碎細(xì)胞或其它組織，也可以用來消滅細(xì)菌和微生物。 利用超聲波的方向性好，碰到雜質(zhì)和介質(zhì)分界面時(shí)有顯著反射，可以對