物理学幻灯片--11波动94页PPT
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大二物理上-课件-第12章-波动
动方程，并给出该点与点 O 振动的相位差.
x 2π x
u
λ
y(x,t) y(x,t T ) （波具有时间的周期性）
12– 1
第十二章 平面简谐波
波线上各点的简谐运动图
12– 1
第十二章 平面简谐波
y
A c os [ (t
x) u
0]
A c os [2 π
(t T
x
)
0
]
2） 当 t 一定时，波函数表示该时刻波线上各
u
x
点 O 振动方程 yO Acos(t 0 )
波 函 数
y
A c os [ (t
-
x) u
0]
u 沿x 轴正向
y
A c os [ (t
x) u
0]
u 沿x 轴负向
12– 1
第十二章 平面简谐波
二 波函数的物理意义
y
A c os [ (t
x) u
0]
A c os [2 π
(t T
x
)
0
]
1） 当 x 固定时， 波函数表示该点的简谐运
一 机械波的形成
机械波：机械振动在弹性介质中的传播.
产生条件：1）波源；2）弹性介质.
注意
媒质中任一质元在平衡位置附近振动，不“随 波
逐流”（如河中足球） 即：波传播的是振动，位相，能量，而非质元
波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.
12– 1
第十二章 平面简谐波
二 横波与纵波
横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ）
(t
-
6) 20
- π ]cm 3
0.10cos[4π t - 23π ]cm
x 2π x
u
λ
y(x,t) y(x,t T ) （波具有时间的周期性）
12– 1
第十二章 平面简谐波
波线上各点的简谐运动图
12– 1
第十二章 平面简谐波
y
A c os [ (t
x) u
0]
A c os [2 π
(t T
x
)
0
]
2） 当 t 一定时，波函数表示该时刻波线上各
u
x
点 O 振动方程 yO Acos(t 0 )
波 函 数
y
A c os [ (t
-
x) u
0]
u 沿x 轴正向
y
A c os [ (t
x) u
0]
u 沿x 轴负向
12– 1
第十二章 平面简谐波
二 波函数的物理意义
y
A c os [ (t
x) u
0]
A c os [2 π
(t T
x
)
0
]
1） 当 x 固定时， 波函数表示该点的简谐运
一 机械波的形成
机械波：机械振动在弹性介质中的传播.
产生条件：1）波源；2）弹性介质.
注意
媒质中任一质元在平衡位置附近振动，不“随 波
逐流”（如河中足球） 即：波传播的是振动，位相，能量，而非质元
波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.
12– 1
第十二章 平面简谐波
二 横波与纵波
横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ）
(t
-
6) 20
- π ]cm 3
0.10cos[4π t - 23π ]cm
大学物理振动波动PPT课件
b. 和t 求解
如 :
旋转矢量法
解析法 由 x00.0 40.0c8os
π
3
旋矢法
v 由0 旋 矢A 图si n 0 判s 断 i n 0 π3
A π
x/m
知 π
.
3
o
3
0.04 0.0158
15.
[例2] 一简谐运动的 x – t 曲线，如图所示，求：
(1) 初相 ；(2) 求运动方程,并用旋矢表示之；
讨论: a. 所含各种情况
= 0 , 直线(谐振动)
y A1 x A2
= /2 , 3/2 正椭圆 如 A1=A2 圆
— 其他情况 斜椭圆
b. 右旋与左旋
如 = 2 - 1>0
y 超前x 顺时针旋转(右旋)
如 = 2 - 1<0
x超前y 逆时针旋转(左旋).
28
28.
*三 .多个同方向同频率简谐运动的合成
两边对 t 求导
d(1mv21kx2)0 dt 2 2
.
d2x k x 0 dt2 m
21
21.
[例] 求图示系统的振动频率 .设轻绳与定滑轮
间无相对滑动.
分析:
k
J,r
a. 寻找平衡位置 , 建立图示坐标系 mgkx0
b. Ⅰ法 动力学法
m
o
x0
偏离x 平动与转动隔离
对m : mgFT ma
对J : F Trk(x0x)J
Fr 2mr2
at
5 (Rr)
d2
dt2
at r
d2
dt 2
2
(sin)
R FT c r
F
mg
T 2π 7(Rr)l
《大学物理波动》PPT课件
01波动基本概念与分类Chapter波动定义及特点波动定义波动特点机械波电磁波物质波030201波动分类与举例波动方程简介一维波动方程三维波动方程波动方程的解02机械波Chapter机械波形成条件与传播方式形成条件振源、介质、振动方向与波传播方向关系传播方式横波（振动方向与波传播方向垂直）与纵波（振动方向与波传播方向平行）波前与波线波前为等相位面，波线为波的传播方向01020304机械波传播过程中，介质质点不断重复着振源的振动形式周期性振源振动的最大位移，反映波的能量大小振幅相邻两个波峰或波谷之间的距离，反映波的空间周期性波长单位时间内波传播的距离，与介质性质有关波速机械波性质与参数描述平面简谐波及其表达式平面简谐波波动方程波动方程的解03电磁波Chapter电磁波产生原理与传播特性电磁波产生原理电磁波传播特性电磁波谱及其应用电磁波谱电磁波应用电磁波在介质中传播规律折射定律反射定律透射定律衰减规律04光学波动现象Chapter干涉现象及其条件分析干涉现象的定义和分类01干涉条件的分析02干涉现象的应用03衍射现象及其规律探讨衍射现象的定义和分类衍射规律的分析衍射现象的应用偏振现象的定义和分类偏振是光波中电场矢量的振动方向相对于传播方向的不对称性。
根据光波中电场矢量的振动方向不同，偏振可分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振等。
要点一要点二偏振规律的分析偏振现象遵循一定的规律，如马吕斯定律、布儒斯特定律等。
这些规律揭示了偏振光在传播过程中的特点和变化规律。
偏振现象的应用偏振现象在光学、光电子学等领域有着广泛的应用。
例如，利用偏振片可以实现光的起偏和检偏；利用偏振光的干涉和衍射可以制作各种光学器件和测量仪器；同时，偏振也是液晶显示等现代显示技术的基本原理之一。
要点三偏振现象及其应用研究05量子力学中波动概念引入Chapter德布罗意波长与粒子性关系德布罗意波长定义01粒子性与波动性关系02实验验证03测不准原理对波动概念影响测不准原理内容对波动概念的影响波动性与测不准原理关系量子力学中波动方程简介薛定谔方程波动函数的物理意义波动方程的解与粒子性质06波动在科学技术领域应用Chapter超声技术声音传播利用高频声波进行无损检测、医学诊断和治疗等。
波动大学物理-PPT文档资料
Y(x,t)的函数形式称为波函数，它也就 是波传播时媒质质元的运动函数。
x 称为行波的波函数。 y (x ,t） f （ t ） u
(二) 简谐波(波函数) 一、一维简谐波的表达式(波函数) 讨论:沿+x方向传播的一维简谐波(u , )
波速ｕ 假设 : 媒质无吸收 参考点 a 任一点p (质元振幅均为A) o ·x d · 已知:参考点a的振动表达式为 x
§1
机械波的产生和传播
一. 机械波的产生 1. 产生条件: 波源 媒质 2. 弹性波: 机械振动在弹性媒质中的传播 • 横波 • 纵波 3. 简谐波: 波源作简谐振动, 在波传到的区域, 媒质中的质元均作简谐振动 。
· · · · · · · ·t = 0 · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · ·t = T/4 · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · t = T/2 · · · · · · · · · · · ·t = 3T/4 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · t=T · · · · ·· ·
结论：
u
a b 沿波的传播 · · 方向 , 各质元的相 x 位依次落后。 2 图中b点比a点的相位落后 x
传播方向
x
三. 波形曲线(波形图) y u t • 不同时刻对应有 o 不同的波形曲线 • 波形曲线能反映横 波 纵波的位移情况 四. 波的特征量 1.波长 : 两相邻同相点间的距离 2. 波的频率 : 媒质质点(元)的振动频率 即单位时间传过媒质中某点的波的个数 3. 波速u : 单位时间波所传过的距离
《大学物理波动学》ppt课件
电磁波的接收
接收电磁波需要相应的接收装置，如收音机通过天线接收无线电波，并通过调 谐电路选择特定频率的信号进行放大和处理。
04
干涉与衍射现象
干涉现象及条件
01
02
03
干涉现象
两列或多列波在空间某些 区域相遇时，振动加强而 在另一些区域振动减弱的 现象。
干涉条件
两列波的频率相同，相位 差恒定，振动方向相同。
实验步骤
设置声源和接收器，使它们之间存在相对运动；测量接收器接收到的声波频率， 并与声源发出的声波频率进行比较；分析实验结果，得出结论。
电磁波多普勒效应观测技术
观测原理
电磁波多普勒效应与声波多普勒效应类似，当电磁波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的电磁波频 率也会发生变化。
观测技术
利用射电望远镜等设备观测天体辐射的电磁波，通过测量其频率变化来研究天体的运动状态、距离等信息。
《大学物理波动学》ppt课件
contents
目录
• 波动学基本概念与原理 • 机械波 • 电磁波 • 干涉与衍射现象 • 多普勒效应与波动能量传输 • 非线性波动与现代光学技术
01
波动学基本概念与原理
波动现象及分类
机械波
介质中质点间相互作用力引起的波动，如声波、水波等。
电磁波
电场与磁场交替变化产生的波动，如光波、无线电波等。
物质波
微观粒子（如电子、质子等）具有的波动性，又称德布罗意波。
波动参数与描述
波长
相邻两个波峰或波谷之间的距离，用λ 表示。
波速
波在介质中传播的速度，用v表示。 对于机械波，v取决于介质的性质； 对于电磁波，v在真空中为光速c。
频率
单位时间内波源振动的次数，用f表示 。
接收电磁波需要相应的接收装置，如收音机通过天线接收无线电波，并通过调 谐电路选择特定频率的信号进行放大和处理。
04
干涉与衍射现象
干涉现象及条件
01
02
03
干涉现象
两列或多列波在空间某些 区域相遇时，振动加强而 在另一些区域振动减弱的 现象。
干涉条件
两列波的频率相同，相位 差恒定，振动方向相同。
实验步骤
设置声源和接收器，使它们之间存在相对运动；测量接收器接收到的声波频率， 并与声源发出的声波频率进行比较；分析实验结果，得出结论。
电磁波多普勒效应观测技术
观测原理
电磁波多普勒效应与声波多普勒效应类似，当电磁波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的电磁波频 率也会发生变化。
观测技术
利用射电望远镜等设备观测天体辐射的电磁波，通过测量其频率变化来研究天体的运动状态、距离等信息。
《大学物理波动学》ppt课件
contents
目录
• 波动学基本概念与原理 • 机械波 • 电磁波 • 干涉与衍射现象 • 多普勒效应与波动能量传输 • 非线性波动与现代光学技术
01
波动学基本概念与原理
波动现象及分类
机械波
介质中质点间相互作用力引起的波动，如声波、水波等。
电磁波
电场与磁场交替变化产生的波动，如光波、无线电波等。
物质波
微观粒子（如电子、质子等）具有的波动性，又称德布罗意波。
波动参数与描述
波长
相邻两个波峰或波谷之间的距离，用λ 表示。
波速
波在介质中传播的速度，用v表示。 对于机械波，v取决于介质的性质； 对于电磁波，v在真空中为光速c。
频率
单位时间内波源振动的次数，用f表示 。
第振动和波动波动PPT课件
kx)
wp
1 2
2 A2
si n2(t
kx)
w = wk+wp = 2A2sin2 (t-x/u)
wk、wp 均随 t 周期性变化,两者同相同大 。
怎么动能和势能之和不等于常数,也不相互转化 ？
第22页/共49页
2. 波的强度 单位时间内通过垂直于波的传播方向的
单位面积的平均能量,称为平均能流密度,
第30页/共49页
【例7】相干波源 A、B 位置如图所示，频率 =100Hz， 波速 u =10 m/s，A-B=，求：P 点振动情况。
【解】 rA 15m
P
rB 152 202 u 0.1m
15m
A
20 m
B
B
A
2
rB
rA
200
201
P点干涉减弱
第31页/共49页
【例8】两相干波源分别在 PQ 两点处，初相相同，
横波的波形图与实际的波形是相同的，但是对于纵波， 波形图表示的是各质点位移的分布情况。
y
u
o
x
第4页/共49页
4. 描述波特性的几个物理量
周期T : 传播一个完整的波形所用的时间，或一个完整的波通过波线上某一点所需 要的时间。
频率 ：单位时间内传播完整波形的个数。
周期、频率与介质无关，波在不同介质中频率不变。
2纵波横轴x表示波的传播方向坐标x表示质点的平衡位置纵轴y表示质点的振动方向坐标y表示质点偏离平衡位置的位移表示某一时刻波中各质点位移的图横波的波形图与实际的波形是相同的但是对于纵波波形图表示的是各质点位移的分布情况
5.4.1 机械波的产生与描述
1. 产生机械波的条件
产生波的条件——存在弹性介质和波源
大学物理《波动》课件
t 1.0s
波形方程
y 1.0 cos( π - π x) 2
1.0 sin(π x)
y/m
1.0
o
2.0
x/m
-1.0
t 1.0 s 时刻波形图
第二节 波动学基础
3） x 0.5m 处质点的振动规律并做图 . y (1.0m) cos[2 π( t - x ) - π] 2.0s 2.0m 2
x 0.5m 处质点的振动方程
y (1.0m)cos(π t - π)
y
y/m
3
1.0
3*
2
4
4O
2
0 * 1.0 * 2.0 * t / s
1 -1.0*1
*
x 0.5 m 处质点的振动曲线
第二节 波动学基础
讨 论 1）给出下列波函数所表示的波的传播方向
和 x 0 点的初相位.
y -Acos2π ( t - x )
-
x)
2π T 2π
C
B
u B
TC
2π d dC
第二节 波动学基础
3 ） 如图简谐波 以余弦函数表示，
求 O、a、b、c 各
点振动初相位.
(-π ~ π )
t =0 A y
Oa
-A
A
O
y o π
O
A
O
y
a
π 2
O A
u
b c
A
y
y
t=T/4
x
b 0
c
-π 2
§8.5 波的干涉与衍射
波程差 r2 - r1
k k 0,1,2,
A A1 A2 振动始终加强
3 ) (k 1 2) k 0,1,2,
物理讲座振动与波动PPT课件
次声波（infrasonic wave）<20Hz。大象、鱼、老鼠 等能听到次声。次声波因不易被水和空气吸收，因 而常常不容易衰减。次声波的波长往往很长，因此 能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些频率的次声 波由于和人体器官的振动频率4Hz～8Hz相近，容易 共振受损。
超声波 > 20000Hz。狗能听到最高频率50000Hz的
DB X
AC O DB
x＝Asinωt
km
第7页/共41页
V=0
X F
AC O DB
F
X
AC O DB V最大
AC X
O DB F
AC O DB
简谐运动的能量
势能最大
动能最大
势能最大
动能和势能也 作周期变化， 但比位移周
x 期快一倍。
A
o
A
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不
位移（x）：由平衡位置指向质点所在位置的有向 线段，矢量。
振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大距离。
周期（T）：完成一次全振动所经历的时间。
频率（f）：一秒钟内完成全振动的次数。
单位:赫兹(Hz)。
周期频率和圆
圆频率（ω）与频率关系：ω=2πf 频率都是表
频率与周期关系： T 1
f
征振动快慢 的物理量。
声音，蝙幅能发出且能听到的声音频率高达 120000Hz，此外海豚等也能发出和感受到超声。超 声波的应用:分两类，一类是两种其波长小来探测； 二是利用它的能量。
第34页/共41页
练习1
1.物体做简谐运动的动力学特征:回复力及加速度表达式
为:F= ,a=
,方向总是与位移的方向相反,始终
指向
超声波 > 20000Hz。狗能听到最高频率50000Hz的
DB X
AC O DB
x＝Asinωt
km
第7页/共41页
V=0
X F
AC O DB
F
X
AC O DB V最大
AC X
O DB F
AC O DB
简谐运动的能量
势能最大
动能最大
势能最大
动能和势能也 作周期变化， 但比位移周
x 期快一倍。
A
o
A
简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不
位移（x）：由平衡位置指向质点所在位置的有向 线段，矢量。
振幅（A）：振动物体离开平衡位置的最大距离。
周期（T）：完成一次全振动所经历的时间。
频率（f）：一秒钟内完成全振动的次数。
单位:赫兹(Hz)。
周期频率和圆
圆频率（ω）与频率关系：ω=2πf 频率都是表
频率与周期关系： T 1
f
征振动快慢 的物理量。
声音，蝙幅能发出且能听到的声音频率高达 120000Hz，此外海豚等也能发出和感受到超声。超 声波的应用:分两类，一类是两种其波长小来探测； 二是利用它的能量。
第34页/共41页
练习1
1.物体做简谐运动的动力学特征:回复力及加速度表达式
为:F= ,a=
,方向总是与位移的方向相反,始终
指向
大学物理振动波动优秀ppt课件
VS
特征量
包括振幅 $A$、角频率 $omega$、相位 $varphi$，分别表示振动的幅度、快慢和 初始状态。
简谐振动能量转换
动能与势能转换
在简谐振动过程中，物体的动能和势能不断 相互转换，总机械能保持不变。
能量守恒
简谐振动的能量在动能和势能之间相互转换， 但总能量保持不变，遵守能量守恒定律。
节。
03
液晶显示技术
液晶显示技术利用偏振光和液晶分子的特性实现对光的调制。通过控制
液晶分子的排列方式，可以改变偏振光的透过率，从而实现对图像的显
示和控制。
05
多普勒效应与声波传播特 性
多普勒效应产生原因及公式推导
产生原因
波源与观察者之间存在相对运动，导 致观察者接收到的波的频率发生变化。
公式推导
THANKS
感谢观看
振动的分类
根据振动的性质可分为简谐振动、 阻尼振动、受迫振动等。
简谐振动模型建立
弹簧振子模型
由弹簧连接的质量块在平衡位置附近 的往复运动，是简谐振动的理想模型。
单摆模型
在重力作用下，摆球绕固定点做小幅 度的摆动，可近似看作简谐振动。
简谐振动方程与特征量
简谐振动方程
描述物体简谐振动的数学表达式，一般为 $x=Acos(omega t+varphi)$。
混沌在自然界和人类社会中表现
自然界中的表现
混沌现象在自然界中广泛存在，如气候变化、地震、湍流等都是混沌现象的典型例子。
人类社会中的表现
人类社会中的许多复杂系统也表现出混沌现象，如股票市场、交通系统、社交网络等。
混沌的利与弊
混沌现象既有利也有弊。一方面，混沌现象可以带来创新和变革，如艺术创作和科学研究中的灵感常常 来源于混沌；另一方面，混沌现象也可能导致不可预测的风险和危机，如金融危机和自然灾害等。
大学物理波动课件
规范操作
严格遵守实验操作规程和 仪器使用说明，确保实验 数据的准确性和可靠性。
多次测量
进行多次重复测量以减小 随机误差的影响，提高实 验结果的稳定性和可靠性 。
数据分析
对实验数据进行详细的分 析和处理，识别并修正可 能的系统误差，减小实验 结果的偏差。
THANKS
感谢观看
方式。
信号发生器
产生各种波形信号，使用时需设置 正确的频率、幅度和偏移量，并注 意输出阻抗与负载阻抗的匹配。
频谱分析仪
用于分析信号的频谱成分，使用时 需选择合适的分辨率带宽和视频带 宽，以及设置合适的中心频率和扫 频宽度。
实验数据处理方法和误差分析技巧
数据处理
对实验数据进行整理、筛选和计 算，如求平均值、标准差等统计 量，以及绘制图表进行数据可视 化。
波动分类与性质
机械波：由机械振动在介质中传播而 形成的波，如声波、水波等。
横波：质点振动方向与波传播方向垂 直的波。
纵波：质点振动方向与波传播方向平 行的波。
电磁波：由变化的电场和磁场相互激 发而在空间传播形成的波，如光波、 无线电波等。
电磁波是横波，具有偏振性。
电磁波在真空中传播速度最快，且不 需要介质。
深化对波动概念的理解
测不准原理深化了我们对波动概念的理解，使我们认识到波动性不仅是微观粒子的基本属 性，而且是量子力学理论体系的基石之一。
量子力学中其他相关概念
波函数
波函数是描述微观粒子状态的数学函数，包含了粒子的全部信息。波函数的模平方表示粒子在空间某点出现 的概率密度。
薛定谔方程
薛定谔方程是量子力学的基本方程，描述了微观粒子状态随时间演化的规律。通过求解薛定谔方程，可以得 到波函数的具体形式以及粒子的各种性质。
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物理学幻灯片--11波动
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国