1现代物理学中的三类波
物理 波的简介
波是任何在空间或物质里传播的扰动.这个弹簧有个纵波声波也是纵波。
空气在压缩与 "稀薄" 状态之间变动：压缩稀疏空气分子来回振动，但平均位置并不移动。
横波：扰动的方向和与波的传播方向成直角。
例子：水波左右传播，扰动上下移动水波是横波。
你知不知道在湖上和海中的水波大部分是由风吹而形成的？传递能量，不传递物质波传递能量，不传递物质。
物质可能上下（横波）或前后（纵波）振动，但一般不会传播到其他位置。
形状我们通常用简单的 "正弦波" 来作为波的图示但实际上波可以是很复杂的！波可以合拼（加起来）。
这个现象叫叠加：在这里，两个正弦波合拼为一个波。
去函数绘图器试试绘画 "sin(x)+sin(2*x)"。
机械波与电波机械波只在物质中传播。
机械波不能在真空传播。
例子：声波空气分子互相碰撞，碰撞后一个分子向后跳而另一个分子向前跳。
每个分子的平均位置并不改变，但能量则随着波传播。
电波可以在真空中传播。
无线电波和微波、光 和 X射线都是电波。
波长和振幅波长是两个最高点（或两个对称点）之间的距离：波长振幅振幅振幅是中线到最高点（或最低点）的高度。
我们也可以把最低点到最高点的高度除以 2。
频率频率是每时间单位（通常是每秒）里事件发生的次数。
如果频率的单位是每秒，单位就是 "赫兹"（Hz）。
低频率例子：50赫兹的意思是每秒 50次高频率在这个动画里玩耍振幅、波长和频率：波速、波长与频率是互相有关联的：波速 = 波长 × 频率频率 = 波速波长波长 = 波速频率例子：波长为 20米，频率为 3赫兹，波速是多少？波速 = 波长 × 频率波速 = 20米 × 3每秒波速 = 60米每秒。
物理学中的波形图解分析
物理学中的波形图解分析在物理学中，波形图是一个非常重要的概念。
所有的波动现象都可以用波形图来进行分析和解释。
但是，理解波形图并不是一件容易的事情，需要有一定的背景知识和技巧。
在本文中，我们将详细介绍波形图的基本概念和分析方法，帮助读者更好地理解物理学中的波动现象。
一、波的基本概念在物理学中，波是指自然界中传递能量的一种形式。
波可以分为机械波和电磁波两种类型。
机械波是指需要通过介质传递的波动，如水波、声波等；而电磁波则是指可以在真空中传播的电磁场波动，如光波、电磁辐射等。
波的传播可以用一个波源和一个接收器来进行观察。
当波源发出一束波时，波将从波源中心开始向四周传播。
传播过程中，波的振动会让周围介质产生位移，形成波峰和波谷。
波峰是指介质位于波传播方向上的最高点，而波谷则是相对应的最低点。
波的振幅是指介质位移的最大值，波长则是指相邻两个波峰之间的距离，而波速则是指一段波长所传播的距离所需要的时间。
二、波形图的绘制方法波形图是一种用于描述波动现象的图表。
波形图可以帮助我们更直观地看到波的传播情况和波动特征。
绘制波形图的方法可以根据不同波的类型而有所不同。
以下我们将介绍两种常见波的波形图绘制方法。
1、机械波的波形图机械波是需要通过介质传递的波动，因此波形图的绘制主要是针对介质的振动情况。
以水波为例，如果我们想要绘制一张水波的波形图，可以按照以下步骤进行。
首先，我们需要确定一个静止的水面，然后在水面上选取一个点，用作波形图的基准点。
接下来，我们设定一个时间间隔，例如每秒记录一次该点的振幅变化情况。
然后我们用不同的颜色记录每个时刻该点的振幅值，从而得到一条连续的波形图。
最后，我们根据连续的波形图来分析波的特征，例如波长、振幅、周期等。
2、电磁波的波形图电磁波是通过电磁场传递的波动，因此波形图的绘制与介质的振动无关。
以光波为例，如果我们想要绘制一张光波的波形图，可以按照以下步骤进行。
首先，我们需要选择一个合适的物体，例如一块反射板。
九年级物理知识点第十五章
九年级物理知识点第十五章第十五章：波的性质与应用波是自然界中常见的一种现象。
它的特性和应用涉及到许多物理知识点，本章将介绍一些重要的内容。
一、波的分类波可以分为机械波和电磁波两种类型。
1. 机械波机械波是一种需要媒介物质传播的波动。
根据波动方向和介质振动方向的关系，机械波又可分为纵波和横波。
纵波是指波动方向与介质振动方向平行的波动。
例如声波就是纵波，它的传播是通过介质中分子的压缩和膨胀来实现的。
横波是指波动方向与介质振动方向垂直的波动。
例如水波就是横波，它的传播是通过液体中的分子上下振动形成的。
2. 电磁波电磁波是一种无需媒介传播的波动。
电磁波由变化的电场和磁场相互作用形成，包括了广播电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
二、波的性质波动有许多独特的性质，其中包括波速、频率、波长、振幅、相位等。
1. 波速波速是指波动在介质中传播的速度。
波速的大小与介质的性质有关。
在相同介质中，波速与频率和波长有关。
2. 频率频率是指波动单位时间内重复出现的次数。
单位为赫兹（Hz）。
频率与波长的关系为频率=波速/波长。
3. 波长波长是指波动重复出现的距离。
单位根据波动类型不同而定，如米、毫米、纳米等。
4. 振幅振幅是指波动最大偏离平衡位置的距离。
振幅越大，波的能量传递能力越强。
5. 相位相位是指波动在空间中的位置关系。
相位差是指两个波动的相位之差，用来描述波动之间的差异。
三、波的应用波在生活、科学和工程中有广泛的应用。
下面列举一些常见的应用：1. 通信电磁波的频率和波长不同，可以用于无线通信。
例如，广播电波用于广播、电视和手机信号传输；微波用于卫星通信。
2. 医学影像X射线和γ射线可以穿透人体，并通过不同密度的组织产生不同的影像，用于医学检查和诊断。
3. 光学可见光是一种电磁波，通过凸透镜或凹透镜的折射可以形成放大或缩小的影像。
光学还包括反射、折射等现象。
4. 水波水波在海洋、湖泊和水槽中传播，给人带来美的享受，也用于测量。
高考物理波知识点总结
高考物理波知识点总结在高考物理中，波动是一个重要的知识点，涵盖了许多内容，包括机械波、声波和光波等。
下面将对这些知识点进行总结与探讨。
一、机械波机械波是指在介质中传播的波动，常见的有横波和纵波。
1. 横波横波是指波动方向与传播方向垂直的波动，可以通过弹簧、光绳等模型来进行展示。
横波的传播速度与频率和波长有关，可以用公式v=λf来表示，其中v为速度，λ为波长，f为频率。
2. 纵波纵波是指波动方向与传播方向平行的波动，常见的有声波。
纵波的传播速度与介质的性质有关，与频率和波长无关。
二、声波声波是一种机械波，是由介质中分子的振动引起的。
声波具有特定的频率和波长，是我们能够听到的声音。
1. 声音的传播声音是通过分子之间的振动传播的，传播的速度与介质的性质有关。
在空气中，声音的传播速度约为340米/秒。
不同的介质中，声音的传播速度也有所不同。
2. 声音的特性声音有三个主要特征：频率、振幅和波长。
频率决定声音的音调高低，振幅决定音量大小，而波长则是声音的空间特性。
三、光波光波是由电磁场和电磁感应产生的波动，是一种电磁波。
光波具有很高的频率和能量，可以使人眼感知到。
1. 光的传播光的传播速度在真空中为光速，约为30万公里/秒。
在不同的介质中，光的传播速度会有所不同，比如在空气中会稍微减慢。
2. 光的特性光有两种基本特性：波动性和粒子性。
波动性表现为光的干涉、衍射和折射现象，而粒子性则表现为光的能量以光子的形式传输。
四、波的现象与应用波动现象广泛应用于日常生活和科学研究中，这些现象包括干涉、衍射和共振等。
1. 干涉干涉是指两个或多个波同时存在时，互相作用产生的现象。
干涉现象常见的有光的干涉、声音的干涉等。
通过干涉现象，可以制作出干涉仪、干涉条纹等。
2. 衍射衍射是指波在遇到障碍物后发生弯曲和扩散的现象。
衍射现象在实际应用中广泛，如衍射光栅、衍射亮斑等。
3. 共振共振是指波与物体具有共同频率时，能够引起物体的振动放大。
1现代物理学中的三类波
1、现代物理学中的三类波机械波是周期性的振动在媒质内的传播，电磁波是周期变化的电磁场的传播。
物质波既不是机械波，也不是电磁波，即因为电磁波有周期性，在空间的分布能测定其位置与时间的关系，所以电磁波不是物质波（几率波）。
在当前物理学观念中，波一般划分为三类：第一类是经典介质波，在日常生活中极为多见，譬如水波、声波等等。
这类波的产生有两个必要条件：介质和振源。
波动方程的经典形式为（1.1）,其中代表波速，是一个常数，不能分解和迭加。
它由介质的性质决定，与振源无关。
当空气温度为摄氏零度时，空气中声波的速率为331m/s，而空气分子的最可几速率是395m/s，平均速率为445m/s，方均根速率为485m/s，空气分子是超声速分子。
物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象，并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。
惠更斯原理：介质中波动传到的各点，不论在同一波阵面或不同波阵面上，都可以看作是发射子波的波源；在任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。
解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象,并建立波动方程与能流密度方程w=ρΑ²ω²Sin²ω(t-ι/υ)，其中ρ为质量密度，Α为振动幅度，ω周期变换角速度。
在宏观世界,粒子主要表现为引力质量，一个粒子在某地，它就不能同时在另一地，一地被一粒子所占据，另外的粒子就不能占据。
机械波是引力场的表现形式，一列波通过某地，另一列波同样也能通过某地，两列波在同一地点是可以叠加的。
第二类波是电磁波,方程（1.2）中，为定值，不存在速度迭加。
1905年爱因斯坦提出的“光量子”理论，通过赋予电磁场粒子性的方案；“使得光的瞬时效果表现粒子性，而时间平均效果表现波动性”；“电磁场以独立物理实体的地位，能够从源发射出来并且在空间不耗散地传播”。
【1】洛伦次变换站在纯粹数学的观点来看，其实是场变换,把相对论称为场论没有错。
波的分类名词解释
波的分类名词解释波是一种在自然界广泛存在的现象，无论是大自然中的海浪、飞瀑，还是我们日常生活中的声音、光线，都是波的表现形式。
在物理学中，波是由能量传递的振动或扰动，在空间中传播的一种方式。
对于理解波的本质和特性，波的分类起着重要的作用。
本文将对波的分类进行较为全面地解释，让读者对波的不同类型有更深入的了解。
一、波的基本特性介绍1.1 波的定义波是一种能够在空间中传播的振动或扰动。
它能够将能量从一个地方传递到另一个地方，而不传递物质本身。
1.2 波的基本特性波具有以下几个基本特性：（1）传播介质：波需要介质的存在才能传播，例如声波需要空气或其他物质作为传播介质。
（2）波动性：波具有起伏、波峰和波谷等特征，当波在传播过程中产生变化时，这些特征也随之发生变化。
（3）传播方向：波的传播可以是沿着一条直线传播，也可以是类似于水波扩散的圆形或球形传播。
（4）干涉和衍射：波之间会相互干涉和衍射，产生干涉条纹和衍射图案。
（5）波速：波传播的速度与传播介质的性质有关，不同类型的波传播的速度可能不同。
二、波的分类2.1 机械波机械波是需要介质才能传播的波。
它的传播依靠介质内的分子或粒子振动和相互之间的相互作用。
常见的机械波包括声波和水波。
（1）声波：声波是由介质中分子或粒子的振动引起的波动，需要介质（如空气、水）作为传播媒介。
声波的传播速度与介质的密度和弹性有关。
（2）水波：水波是湖泊、海洋、水池等水体中的扰动引起的波动。
水波的传播速度受到水深和波浪频率的影响。
2.2 电磁波电磁波是无需介质就能传播的波动。
它的传播依靠电场和磁场的相互作用。
电磁波包括了很多不同类型的波，其中包括了光波、射电波、微波等。
（1）光波：光波是电场和磁场在空间中相互交替变化而形成的波动。
它对人类的视觉感知起着至关重要的作用，能够传播的范围包括了可见光、红外线、紫外线等。
（2）射电波：射电波是一种具有较低频率和较大波长的电磁辐射波，主要用于通信和天文学研究。
波的分类有哪些
波的分类有哪些
波的分类可以有多种维度，以下是几种常见的分类方式：
一、按照波的产生机理分类：
•机械波：由机械振动在介质中的传播形成。
常见的机械波有水波、声波、地震波等。
机械波的传播需要特定的介质，并且在不同介质中的传播速度也不同。
在真空中，机械波无法传播。
•电磁波：由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射形成。
电磁波不需要介质进行传播，并且在真空中的速率是固定的，即光速。
二、按照振动的范围维度分类：
•绳波（一维）：波只在一个方向上振动。
•面波（二维）：波在二维平面上振动。
•体波（三维）：波在三维空间中振动。
三、按照振动方向和传播方向的关系分类：
•横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直。
例如，电磁波就是一种横波。
•纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向相互平行。
声波（特别是空气中的声波）就是一种纵波。
四、其他分类方式：
•在弹性介质中，按照波源所激起的纵波的频率，可以分为声波（20~20000 Hz）和其他类型的超声波。
•在超声检测中，应用的波型还可以分为体波（包括纵波和横波）、表面波和导波等。
需要指出的是，波的分类不是绝对独立的，一个波可能同时具有多种分类的特性。
例如，超声波既属于机械波，也可以按照振动方向和传播方向的关系被分类为纵波。
因此，在理解和分类波时，需要根据具体的应用场景和波的特性进行综合考虑。
高三物理波的知识点
高三物理波的知识点物理学中，波是一种能量传播的方式，广泛应用于各个领域。
在高三物理学习中，学生需要掌握波的基本概念、性质和运动规律。
本文将介绍高三物理中与波相关的知识点，并逐一展开讨论。
1. 波的分类波分为机械波和电磁波两类。
机械波是通过介质传播的波动，分为横波和纵波两种。
横波的波动方向垂直于波的传播方向，例如水波；纵波的波动方向与波的传播方向平行，例如声波。
电磁波是一种无需介质即可传播的波动，包括电磁辐射、光波等。
2. 波的特性波的特性包括波长、频率、振幅和波速。
波长是波动重复的最短距离，通常用λ表示，单位是米；频率是单位时间内波动的次数，通常用ν表示，单位是赫兹；振幅是波动的最大偏离值；波速是波动在单位时间内传播的距离，通常用v表示，单位是米/秒。
3. 波的传播和干涉波动在传播过程中会遵循一定的传播规律，如直线传播、反射、折射等。
当两个波在相遇的地方同时存在时，会发生干涉现象。
干涉分为构造干涉和破坏干涉，构造干涉产生的干涉条纹明亮，波的干涉相长；破坏干涉产生的干涉条纹暗淡，波的干涉相消。
4. 声波与光波声波是机械波的一种，通过介质（如空气、固体）的震动传播。
声波的频率决定了音调的高低，振幅决定了音量的大小。
光波是电磁波的一种，通过真空或介质的传播，具有波粒二象性。
光波的频率决定了光的颜色，波长决定了光的波动特性。
5. 波的反射和折射当波遇到介质边界时，会发生反射和折射现象。
反射是波从界面上的斜面反弹回来；折射是波从一个介质传播到另一个介质时改变传播方向。
根据斯涅尔定律，入射角、反射角和折射角之间满足一定的关系。
6. 琴弦振动和声音产生琴弦振动是一种特殊的波动现象，既有纵波的波动特点，也有横波的波动特点。
当琴弦被拉紧并被激发时，会发出声音。
声音是由空气分子振动产生的机械波，通过声音的传播，人们能够听到各种声音。
7. 光的干涉和衍射光波在传播过程中也会发生干涉和衍射现象。
光的干涉可以通过双缝实验进行观察，当光通过双缝时，会发生相干光的干涉现象，形成干涉条纹。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、现代物理学中的三类波
机械波是周期性的振动在媒质内的传播，电磁波是周期变化的电磁场的传播。
物质波既不是机械波，也不是电磁波，即因为电磁波有周期性，在空间的分布能测定其位置与时间的关系，所以电磁波不是物质波（几率波）。
在当前物理学观念中，波一般划分为三类：第一类是经典介质波，在日常生活中极为多见，譬如水波、声波等等。
这类波的产生有两个必要条件：介质和振源。
波动方程的经典形式为（1.1）,其中代表波速，是一个常数，不能分解和迭加。
它由介质的性质决定，与振源无关。
当空气温度为摄氏零度时，空气中声波的速率为331m/s，而空气分子的最可几速率是395m/s，平均速率为445m/s，方均根速率为485m/s，空气分子是超声速分子。
物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象，并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。
惠更斯原理：介质中波动传到的各点，不论在同一波阵面或不同波阵面上，都可以看作是发射子波的波源；在任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。
解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象,并建立波动方程与能流密度方程w=ρΑ
²ω²Sin²ω(t-ι/υ)，其中ρ为质量密度，Α为振动幅度，ω周期变换角速度。
在宏观世界,粒子主要表现为引力质量，一个粒子在某地，它就不能同时在另一地，一地被一粒子所占据，另外的粒子就不能占据。
机械波是引力场的表现形式，一列波通过某地，另一列波同样也能通过某地，两列波在同一地点是可以叠加的。
第二类波是电磁波,方程（1.2）中，为定值，不存在速度迭加。
1905年爱因斯坦提出的“光量子”理论，通过赋予电磁场粒子性的方案；“使得光的瞬时效果表现粒子性，而时间平均效果表现波动性”；“电磁场以独立物理实体的地位，能够从源发射出来并且在空间不耗散地传播”。
【1】洛伦次变换站在纯粹数学的观点来看，其实是场变换,把相对论称为场论没有错。
场和波是天生的一对，场是波的运动空间，二者都是四维。
当然，常见的定态场都是三维的。
连续介质力学、柔性力学、结构力学、流体力学、电动力学、旧量子力学、其中的很多定态场都是三维的。
自然其中的方程也就都不遵守洛伦次变换了。
其中涉及到的定态波也是三维的。
当然，场也可以是二维、一维的，甚至是0维的。
场根据数学可以分成矢量场和标量场两大类。
以经典力学的观点看，场和波是天生一对；粒子和波则是天生的对头。
宏观粒子的维数最多是3；宏观波的维数最多是4。
有波的存在则一定有场的存在。
反之，则不一定。
有粒子的存在则一定有场的存在。
反之，则不一定。
波和场的空间属性和时间属性都是全域性的；而粒子的空间属性和时间属性则是局域性的。
以量子力学的观点看，波-粒-场三者是天生的三胞胎。
空间维数都是四。
有波的存在则一定有场的存在。
反之，则亦然。
有粒子的存在则一定有场的存在。
反之，则亦然。
波和场的空间属性和时间属性是全域性的也可以是局域性的；而粒子的空间属性和时间属性既可以是局域性的也可以是全域性的。
不论是以经典力学的观点看，还是以量子力学的观点看，波-粒-场三者的关系是现有全部物理学所有分支的基本家当。
对于电磁波、物质波，在实验上，微观与宏观没有截然的界限，也没有任何区别。
对于粒子，在实验上，微观与宏观有截然的界限，区别明显。
宏观粒子都是三维的性质的，没有波动性，尽管流行的做法是根据海森堡的测不准关系，说宏观粒子的波动性很小，比如，地球、太阳等等。
第三类波是量子力学物质波，以德布罗意物质波方程为代表：（1.3）经典电动力学在微观领域受到局限的主要原因在于，它对带电物质的描述只反映其粒子性的一面，而对electric field的描述则只反映其波动性的一面。
在量子理论中，把electric field的Maxwell,s equation量子化后，发展为量子电动力学。
目前量子电动力学对各种物理过程的理论计算和实验结果在很高精确度下相符，表明它有反映客观规律的正确性的一面。
德布罗意天才预测
到：“一束电子通过一个非常小的孔时会产生衍射现象，这也许可以证明我的观点。
”爱因斯坦对于德布罗意的观点给予极高的赞誉，称之为“揭开了一幅大幕的一角。
”
现代物理学的实验表明，电子、原子、分子、质子和中子等一切微观粒子都具有波粒二象性，而且其波长、频率、动量和能量都有德布罗意关系式联系起来了.苏联物理学家V.法布里康教授和他的同事们已完成了一个实验，在这个实验里观察到单电子的衍射。
在微观世界例如电子，在云室里它象个粒子，但在晶格衍射时它又象是波；在双缝干涉实验中通过双缝时它象是波，而落在屏幕上时它又象粒子。
数学上描述微观客体波粒二重性的实验事实是容易的。
海森堡的矩阵力学，薛定谔的波动力学达到了近乎完美的程度，计算与实验的精确吻合也令人惊叹。
1927年，美国物理学家戴维逊、革末用电子束投射到镍单晶上，观察到和X射线照射同样的衍射现象。
同年英国物理学家G•P•汤姆生通过快速电子穿过薄金属片，也观察到了衍射图样。
他们的实验证实了德布罗意的假设。
笔者认为物质波通过电子的衍射验证进一步证明了电磁质量具有波粒二象性，中微子不具有电磁质量，应该观察不到衍射现象。
参考文献：
【1】董光璧等著世界物理学史吉林教育出版社1994年。