一级结构工程师考试科目－基础考试物理辅导二

一级结构工程师考试科目－基础考试物理辅导二

　　第三节机械波

　　一、机械波的产生

　　1、机械波：机械振动在弹性媒(介)质中的传播。

　　2、产生条件: (1)波 源——产生振动。(2)弹性媒质——传播振动。由以弹性力互相联系着的质点组成。

　　3、波动的特征：(1)波动中每一个质点均在其平衡位置附近振动，不“随波逐流”，传播的是振动状态。(2)波动中，传播方向上各质点的振动依次滞后，即后动的点在相上总滞后于先动的点。各点的振动频率均与波源的相同。(3)波源作一次全振动，将传出一个完整的波形。

　　二、纵波和横波

　　1.纵波——质点的振动方向与波的传播方向平行，如声波。

　　2.横波——质点的振动方向与波的传播方向垂直，如电磁波。

　　三、波的几何描述

　　1、波线(波射线)——表示波的传播方向的射线。

　　2、波面(同相面)——某时刻振动相位相同的点组成的面。

　　3.波前(波阵面)——某时刻处在最前面的波面。

　　4.球面波——波面为球面的波(点波源形成)。

　　5.平面波——波面为平面的波(点波源在很远时)。

　　四.波的特征量

　　1.波速 u ：振动状态传播的速度，又叫相速。它由媒质的性质决定，与波源情况无关。

　　2.周期T：一个完整的波通过波线上的某点所需的时间。它由波源决定(波源、观测者均不动时)

　　3.波长l ：波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。它由波源和媒质共同决定。

　　五、平面简谐行波

　　1、沿x轴正向传播的平面简谐行波

　　设O为波线上振动规律已知的任一点(不一定是波源!),取其为坐标原点。无吸收均匀弹性介质

　　

　　六、惠更斯原理

　　介质中波传到的各点, 都可看作是发射子波的波源 (点波源)。在以后的任一时刻, 这些子波面的包络面(包迹)就是该时刻的波前 。

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　　七、波的叠加原理

　　1、波的传播的独立性

　　当几列波在介质中某区域相遇时，各列波将保持各自原有的一切特性(ν、λ 、振动方向等) ，并按各自原来的传播方向继续前进。

　　2、波的叠加原理

　　当几列波在介质中某点处相遇时，该处质点的振动是各列波单独存在时的振动的合成。

　　通常在波的强度不很大的情况下，波的叠加原理一般都适用。

　　八、波的干涉

　　两列振动方向相同，频率相同，位相差恒定的波，在同一介质中传播，在相遇时会出现介质中有些质点的振动始终加强，有些质点的振动始终减弱的现象，这种现象称为波的干涉。能产生干涉现象的波称为相干波，它们的波源称为相干波源。设S1,S2处是两相干波源，它们的振动表达式分别为：

　　3、驻波的特点

　　频率特点：各质点以同一频率作谐振动。

　　振幅特点：

　　(1)某些质点振幅为0，始终静止不动——波节;

　　(2)某些质点振幅具有最大值——波腹;

　　(3)其它质点振幅介于0和最大值之间。

　　两相邻波腹(节)间距为 λ/2; 相邻的波腹与波节间距为λ/4.

　　相位特点:相位中没有x 坐标，故没有了相位的传播。设两相邻波节间为一段，则同一段振动同相;相邻段振动反相

　　能量特点:形成驻波的两列行波的能流密度大小相等，传播方向相反，叠加后，能量总的说来并不传播。

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