2013年4月自考《物理(工)》串講第九章(3)

更新時(shí)間：2013-04-06 12:58:54 來(lái)源：|0

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摘要 2013年4月自考《物理(工)》串講第九章(3)

　　第九章機(jī)械波

　　五、波的疊加原理、波的干涉、駐波(識(shí)記)

　　當(dāng)不同波源產(chǎn)生的波在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，各波在相遇后保持原有的特性(頻率、波長(zhǎng)、振動(dòng)方向)不變，這就是波傳播的獨(dú)立性。在各波的重疊區(qū)內(nèi)，任一時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移是各個(gè)波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)位移的矢量和，這就是波的疊加原理。

　　波的干涉不是簡(jiǎn)單的兩個(gè)或多個(gè)波的疊加，它的產(chǎn)生有幾個(gè)條件：

　　頻率相同、振動(dòng)方向相同，波源初相位差恒定或初相位差為零。這幾個(gè)條件缺一不可。

　　波在干涉時(shí)，若兩振動(dòng)在交匯點(diǎn)P的相位差為π的偶數(shù)倍時(shí)，合振幅為最大，若相位差為π的奇數(shù)倍時(shí)，合振幅為最小。

　　相位差的計(jì)算公式為：

　　Δφ=(φ2φ1)2π(r2r1)/λ

　　當(dāng)Δφ=(φ2φ1)為0時(shí)，波程差(r2r1)等于0或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍(也就是波長(zhǎng)的整數(shù)倍)各點(diǎn)合振動(dòng)的振幅量大(相長(zhǎng)干涉);在波程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的各點(diǎn)合振動(dòng)的振幅最小(相消干涉)。

　　這里要特別注意，波的相位差及振動(dòng)相位差的關(guān)系：

　　對(duì)于單個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，它的相位差只能是兩個(gè)不同時(shí)刻的相位差值。

　　對(duì)于一個(gè)波來(lái)說(shuō)，除了指某質(zhì)點(diǎn)在某兩個(gè)時(shí)刻的相位之差外還有同一時(shí)刻兩個(gè)不同位置處質(zhì)點(diǎn)的相位之差，如兩點(diǎn)沿波線相距一個(gè)波長(zhǎng)λ，則相位差為2π;相距δ則相位差為Δφ=2πδ/λ;對(duì)于質(zhì)點(diǎn)同時(shí)受幾個(gè)單獨(dú)振動(dòng)來(lái)說(shuō)，其相位差是指同一時(shí)刻這一振動(dòng)與另一振動(dòng)相比存在的相位差。

　　對(duì)于兩個(gè)波同時(shí)到達(dá)某一點(diǎn)的情況，也是比較同時(shí)到達(dá)該點(diǎn)的這一振動(dòng)與那一振動(dòng)的相位差(Δφ)，如果兩波源的相位差(初始值)為φ2φ1，再加上兩波源到達(dá)該點(diǎn)時(shí)具有的路程差δ可推算出相應(yīng)的相位差2πδ/λ，就等于兩個(gè)振源發(fā)出的波同時(shí)到達(dá)某一點(diǎn)的相位差，這就是上面公式中的相位差表達(dá)式，它綜合了上面幾種情況，明確兩波的相位差對(duì)討論波的干涉是十分重要的。

　　根據(jù)這些公式應(yīng)能計(jì)算干涉加強(qiáng)和減弱處滿足的條件(如速度、位置等)

　　駐波是由兩列振幅相同的相干波在同一直線上沿相反方向傳播所形成的波。它是干涉波的一種特殊情形。主要應(yīng)對(duì)駐波的特征進(jìn)行明確：

　　1、駐波的波形是駐立的，不向任何方向移動(dòng)。

　　2、駐波的各個(gè)分段獨(dú)立地振動(dòng)，沒(méi)有什么“跑動(dòng)”的波形，在各段之間沒(méi)有能量傳波。(但段內(nèi)是有能量流動(dòng)的)。

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