1、第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念波動是振動的傳播過程波動是振動的傳播過程.振動是激發波動的波源振動是激發波動的波源.機械波機械波電磁波電磁波波動波動機械振動在機械振動在彈性彈性介質中的傳播介質中的傳播.交變電磁場在空間的傳播交變電磁場在空間的傳播.兩類波的不同之處兩類波的不同之處v機械波的傳播需機械波的傳播需有傳播振動的介質有傳播振動的介質;v電磁波的傳播可電磁波的傳播可不需介質不需介質.2能量傳播能量傳播2反射反射2折射折射2干涉干涉2衍射衍射兩類波的共同特征兩類波的共同特征第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機

2、械波的幾個概念波源波源介質介質+彈性作用彈性作用機械波機械波一一 機械波的形成機械波的形成產生條件：產生條件：1）波源；）波源；2）彈性介質）彈性介質. 波是運動狀態的傳播，介質的波是運動狀態的傳播，介質的質點并不隨波傳播質點并不隨波傳播.注意注意機械波：機械振動在彈性介質中的傳播機械波：機械振動在彈性介質中的傳播.第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念橫波：質點振動方向與波的傳播方向相橫波：質點振動方向與波的傳播方向相垂直垂直的波的波.（僅在固體中傳播（僅在固體中傳播 ）二二 橫波與縱波橫波與縱波 特征：具有交替出現的波峰和波谷特征：具有交替出現的

3、波峰和波谷.第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念縱波：質點振動方向與波的傳播方向互相縱波：質點振動方向與波的傳播方向互相平行平行的波的波.（可在固體、液體和氣體中傳播）（可在固體、液體和氣體中傳播） 特征：具有交替出現的密部和疏部特征：具有交替出現的密部和疏部.第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念三三 波長波長 波的周期和頻率波的周期和頻率 波速波速2 波長波長 ：沿波的傳播方向，兩個相鄰的、相：沿波的傳播方向，兩個相鄰的、相位差為位差為 的振動質點之間的距離，即一個完整的振動質點之間的距離，即一個完整

4、波形的長度波形的長度.2OyAA-ux第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念2 周期周期 ：波前進一個波長的距離所需要：波前進一個波長的距離所需要的時間的時間.TT1TuTuu2 頻率頻率 ：周期的倒數，即單位時間內波：周期的倒數，即單位時間內波動所傳播的完整波的數目動所傳播的完整波的數目.2 波速波速 ：波動過程中，某一振動狀態（即：波動過程中，某一振動狀態（即振動相位）單位時間內所傳播的距離（相速）振動相位）單位時間內所傳播的距離（相速）.u注意注意第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念波速波速 與介質

5、的性質有關，與介質的性質有關， 為介質的密度為介質的密度.u如聲音的傳播速度如聲音的傳播速度sm4000sm343空氣，常溫空氣，常溫左右，左右，混凝土混凝土Gu Eu Ku 橫橫 波波固體固體縱縱 波波液、氣體液、氣體切變切變模量模量彈性彈性模量模量體積體積模量模量第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念四四 波線波線 波面波面 波前波前*球球 面面 波波平平 面面 波波波前波前波面波面波線波線第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念 例例1 在室溫下，已知空氣中的聲速在室溫下，已知空氣中的聲速 為為340

6、m/s，水中的聲速水中的聲速 為為1450 m/s ，求頻率為，求頻率為200 Hz和和2000 Hz 的聲波在空氣中和水中的波長各為多少？的聲波在空氣中和水中的波長各為多少？1u2um7 .1Hz200sm3401111-um17. 0212um25. 7Hz200sm14501121-um725. 0222u在水中的波長在水中的波長解解由由 ，頻率為，頻率為200 Hz和和2000 Hz 的聲波在的聲波在u空氣中的波長空氣中的波長第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念解解 （1）氣體中縱波的速度）氣體中縱波的速度Ku VpVKdd-常量pV0dd

7、1-pVVpVVpVp-ddpKpu RTMp由理想氣體狀態方程由理想氣體狀態方程MRTu 例例2 假如在空氣中傳播時，空氣的壓縮與膨脹過程假如在空氣中傳播時，空氣的壓縮與膨脹過程進行得非常迅速，以致來不及與周圍交換熱量，聲波的進行得非常迅速，以致來不及與周圍交換熱量，聲波的傳播過程可看作絕熱過程傳播過程可看作絕熱過程. （1）視空氣為理想氣體，試證聲速視空氣為理想氣體，試證聲速 與壓強與壓強 的關的關系為系為 ，與溫度，與溫度 T 的關系為的關系為 .式中式中 為氣體摩爾熱容之比，為氣體摩爾熱容之比， 為密度，為密度，R 為摩爾氣體常為摩爾氣體常數，數，M 為摩爾質量為摩爾質量. pu MRTuup第十五章第十五章 機械波機械波15 1 15 1 機械波的幾個概念機械波的幾個概念解解 （2）由（）由（1）RTu 121sm331molkg1089.2)K273)(KmolJ31.8(4 .1-u121sm343molkg1089. 2)K293)(KmolJ31. 8(4 . 1-u 例例2 假如在空氣中傳播時，空氣的壓縮與膨脹過程假如在空氣中傳播時，空氣的壓縮與膨脹過程進行得非常迅速，以致來不及與周圍交換熱量，聲波的進行得非常迅速，以致來不及與周圍交換熱量，聲波的傳播過程可看作絕熱過程傳播過程可看作絕熱過程. （1）視空氣為理想氣體，試