波動方程（第二課時）波的能量、疊加以及聲波超聲波次聲波多普勒效應和電磁波因“波”的巨大能量造成災難地震波海嘯爆炸沖擊波重大災難回顧2011年日本大地震及其引發的海嘯重大災難回顧2015天津港危險化學品爆炸2波的能量概念：當波傳播到介質中的某個質點上，這個質點將發生振動，因而具有動能；同時由于該處介質發生彈性形變，因而也具有勢能。原來靜止的質點，其動能和勢能都為零。由于波的到來，質點發生振動，于是具有一定的能量。此能量顯然是來自波源。所以波源的能量隨著波傳播到波所到達的各處。特點：在波動的傳播過程中，任意時刻任意位置質元的動能和勢能不僅大小相等而且相位相同，同時達到最大，同時等于零；并且這一變化是周期性的。公式介質中單位體積的波動能量，稱作波的能量密度，表示為(ω

推倒過程書P323頁波的能量密度是隨時間作周期性變化的，通常取其一個周期內的平均值=

4波的能流和能流密度單位時間內通過介質中的某面積的能量∵通過一個面的能流隨周期變化，一般公式取能流的平均值==能流密度

單位時間內通過垂直于波線的單位面積的平均能流

VSux波的疊加干涉駐波生活中的干涉邁克耳孫測星干涉儀薄膜干涉波的干涉振動方向相同頻率相同相位差恒定兩波源

相干條件產生相干波空間相遇相干迭加結果相干波源波的干涉現象在迭加區某些點的位置處振幅始終最大，另一些點的位置處振幅始終最小，而其它位置，振動的強弱介乎二者之間，保持不變，稱這種穩定的疊加圖樣為干涉現象。駐波現象駐波（Standingwave）為兩個振幅、波長、周期、頻率和波速皆相同的正弦波相向行進干涉而成的合成波。此種波的波形無法前進，因此無法傳播能量，故名之。相關計算公式波的干涉

波的疊加（兩振動在P點的相位差為派的偶數倍時和振幅最大）波的疊加兩振動在P點的相位差為派的偶數倍時和振幅最小兩個波源的初相位相同時的情況惠更斯原理1、原理：⑴波前上的各點都可以看作新的波源2.舉例:t時刻波面

t+t時刻波面波的傳播方向⑵

新波源將發出子波⑶

各子波的包絡（即公切面）就是下一時刻的新波前聲波超聲波次聲波聲波：能引起人的聽覺的機械波——縱波超聲波：頻率高于20kHz,機械波，縱波。次聲波：頻率低于20Hz,機械波，縱波。聲波：頻率20—20kHz,機械波，縱波。頻率定義：

§10-8聲波超聲波與次聲波聲強I：聲波的能流密度（單位：W·m-2)一、聲波聲強級Li

：與人耳感覺到的聲音響度有關其中I0=10-12W·m-2—基準聲強單位：分貝（dB)超聲波超聲波：頻率高于20kHz,可高達109Hz.1、超聲波的特性（1）波長小，衍射不明顯，方向性好，可集中成束，有定向功能。（2）頻率高，聲強大，可擊碎金鋼石和金屬等硬物。（3）傳播過程中衰減小，穿透本領大，可穿透固體幾十米。（4）反射效果明顯。2、超聲波的應用（1）工業無損探傷；醫學上的“B超”。（超聲診斷儀的許多類型，如A型、B型、M型、多普勒超聲型等。B型是其中一種，通過B超可獲得人體內臟各器官的各種切面圖形比較清晰。B超比較適用于肝、膽腎、膀胱、子宮、卵巢等多種臟器疾病的診斷。）（2）加工處理，搗碎，攪拌，混合，超聲清結。（3）醫學治療，近年來超聲治療偏癱、面神經麻痹，增生，血腫等。次聲波次聲波（亞聲波）：頻率10-4~20Hz.（1）次聲波的特性：頻率低，衰減?。?）次聲波的產生：火山爆發，地震，隕石落地，大氣湍流，雷暴，磁暴等自然活動（3）次聲波的應用：研究地球，海洋，大氣等大規模運動的有力工具生活中的特殊現象

列車靠近時，鳴笛聲越來越尖銳；列車遠離時，鳴笛聲越來越低吟。是不是列車的擴音器的頻率本身發生了變化？多普勒效應(Dopplereffect)1、現象(1842年發現)：當汽車向你駛來時，感覺音調變高；當汽車離你遠去時，感覺音調變低。2、音調：由頻率決定，頻率越高音調越高，頻率越低音調越低。

3、多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現象叫做多普勒效應。

單位時間內波源發出幾個完全波，觀察者在單位時間內就接收到幾個完全波，故觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。1、波源和觀察者沒有相對運動時多普勒效應的成因2、觀察者朝波源運動時

觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數增多，即接收到的頻率增大。3、觀察者遠離波源運動時

觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數減少，即接收到的頻率減少。觀察者不動，波源相對介質運動1）觀察者朝波源運動2）觀察者離波源運動1、波源不動，觀察者相對波源運動多普勒效應中觀測頻率的計算2、觀察者不動，波源相對觀察者運動1）波源朝觀察者運動2）波源離觀察者運動1、當波源與觀察者有相對運動時，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率減小。2、在觀察者運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波的速度發生改變（波的波長不變）。3、在波源運動的情況下，引起觀察者接收頻率的改變，是由于觀測到的波的波長發生改變（波的速度不變）。多普勒效應電磁波總結機械振動與機械波簡諧運動a簡章震動的基本特征b簡章運動的三個特征量c矢量圖解法d簡諧振動的能量簡諧振動的合成同方向同頻率同一直線上兩個頻率相近相互垂直同頻率振動的分解阻尼振動·受迫振動·共振機械波的幾個概念機械波的形成橫波于縱波波長周期與頻率波速波線波面波前平面簡諧波平面簡諧波的波函數波函數的物理含義波能量波的能量波的能流和能流密度波的疊加波的疊加原理波的干涉駐波惠更斯原理波的衍射聲波超聲波次聲