驻波中振幅一驻波表达式为

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在驻波中,两个相邻波节中间各质点的振动() 答案是振幅不同,位相相同振幅不同我倒是能理解,因为各质点相对坐标原点的位置都不同!位相怎么就能相同呢?位相表达式中也包含x呀,也和质点坐标有关系啊!各质点明显在各自平衡位置附近的位置也是各不相同,所以位相角也不同!这是怎么回事,
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你说的公式是波的公式,波嘛传播的东西,当然相位跟位置有关了他说的是各点的震动!(波的公式和点震动公式不一样哈)是每一点的震动啊~这个吗就是简单的X=Asin(wt+a)对于驻波来说,驻波上位置为x的一点振幅由两面来的频率相同初始相位差Pi的波叠加而成X=Bcos(wt+kx+a)+Bcos(wt-kx+pi+a)=B(-2sinkx)sin(wt+a)=2Bsinkx sin(wt+a+pi)(上面就数学的推推)这里让A=B2sinkx就有了每点的震动公式啦~把位置的量x拿到振幅的部分里去,这样每点的振幅不一样而相位是一样的,懂了啵~
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你读高中还是大学?不同层次的解释不同。
都工作了!以前好像也没学好
呵呵,那么估计一时半会讲不清楚了,介绍本书给你看看:杨维厷的《力学》,或者杜英婵的《力学》,贾启民的《力学》,赵凯华的《力学》,都行。你能找到哪本看哪本。
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§波的叠加原理波的干涉驻波
传播方向相反的两个脉冲的叠加,126波的叠加原理波的干涉驻波,研究几列波同时在介质中传播时,在空间相遇时的情况,一、波的叠加原理,表述几列波在空间传播相遇时,每列波能保持各自原有的特性(频率、波长、振幅、振动方向等)不变而继续传播,在相遇区域内,任一点的振动是各列波单独存在时在该点引起的振动的合成。,波的叠加原理,P4546,一下面4行开始,2)此原理包含了波的独立传播性与可叠加性两方面的性质。,说明1)该原理说明了各列波相遇前后特性不变,适用条件1波的强度不太大;2线性波满足叠加原理的波(描述波动过程的微分方程是线性的)。,△二、波的干涉,两列波在空间相遇时,在叠加区域内某些点的振动始终加强,某些点的振动始终减弱,形成一种稳定的强弱分布图样,这种现象称为波的干涉现象。,,1干涉现象,P46,倒第5行,先观察下图及下页演示再讲,干涉现象,水波的干涉,2相干条件两列波,满足相干条件的两列波称为相干波,其波源称为相干波源。,在现实中要产生明显的干涉现象,上述条件只能算必要条件,如果两波源的振幅相差悬殊,将导致干涉现象的可见度降低。,P46,图下面第24行,,3干涉波的强弱分布规律,S1、S2发的波在P点引起两个分振动,,设两相干波源S1和S2的振动方程为,相位差,P点合振动是两个同方向、同频率简谐振动的合成。,P点的合振动,合振幅,△讨论1两相干波加强、减弱的条件,A),B)若则,波程差与相位差关系,C取其它值,A介于,例1波源S1振动方程,波沿S1P传播,S1P04M。波源S2振动方程为波沿S2P传播,S2P05M。波速均为02M/S求(1)两波传到P点时的相位差(2)在P点处合振动的振幅,解(1),(2)合振幅,相位差,本例同考点7,练考点2即下面18,2两相干波叠加后的强度,又因,相干波的强度,若,则,(波强最大),(波强最小),其中,例2如图所示,相干波源S1和S2相距3Λ/4(Λ为波长),沿S1、S2连线传播的波的强度均为I0且S1的相位比S2的相位超前Π/2,求S1和S2连线外侧合成波的强度。解在波源S1外侧取一点P,则S1和S2的振动传到P点的相位差,由题知I1I2I0故P点合成波强度,同理可得,S2外侧Q点的强度I0,B练考点4,练下,作业P61,19,21,则P点强度为,结论相遇区域内的强度等于各分波强度直接相加,称为非相干叠加。,3)非相干叠加,B例3如图所示,A、B两点为同一介质中两相干波源其振幅皆为5CM,频率皆为100HZ,但当点A为波峰时,点B适为波谷设波速为10M/S,试写出由A、B发出的两列波传到点P时干涉的结果,解,设A的相位较B超前,则,点P合振幅,即P点因干涉而静止。,三、驻波,驻波是干涉的特例,是一种特殊的振动现象。,1驻波的形成,驻波是由两列振幅相同相干波在同一直线上沿相反方向传播时叠加而形成的波。,P50,三下1,2行,说明1)波线上各点的振幅不同波节振幅恒为零的各点(静止不动)波腹具有最大振幅的各点(振幅为2A各点,P51,第7行,2)波段相邻两波节之间的波线。A)同一波段上各质点振动相位相同;B)相邻两波段上各质点振动相位相反;C各波段能量守恒。3)相邻两波节或波腹之间的距离为Λ/2,P51,第11行,P51,第11,12行,P51,第6行,2驻波表达式(驻波方程),其合成波,两列波的表达式,驻波方程,3驻波的特点,1)各质点作同频率?的谐振动,其,2)波腹振幅最大的点,即,振幅与X有关,与T无关。,波腹的位置,,得,波节的位置,4相邻两波腹(或波节)间的距离均为?/2应用测波长。如昆特管演示实验,3波节振动振幅恒为零的点,即,得,5)相位特点,A)同一波段上各质点振动相位相同;B)相邻两波段上各质点振动相位差为Π(反相位)或同一波节的两侧各质点振动相位差为Π,P52,倒第2段,倒3行,振幅项可正可负,时间项对波线上所有质点有相同的值,表明驻波上相邻波节间质点振动相位相同,波节两边的质点的振动有相位差P。,附相位特点,B见本节考点6,练下附,6)能量特点没有波形和能量的传播。,因两列波的振幅和频率完全相同。所以它们的能流密度大小相等,方向相反,故,在介质中的能流密度为零,即没有波形和能量的传播。能量始终在一个波段中来回移动,即在波腹和波节之间转移,各波段能量守恒。,驻波没有单向的能量传输,P53,第1,4,5行,四、半波损失,1概念波在波密介质表面反射时,反射波与入射波间有相位?的突变,把?相位的突变,称为半波损失。,P53,图下面第2,3,4行,2)当波从波疏介质传到波密介质界面处反射时,反射波会出现半波损失(反射点为波节)。当波从波密介质传到波疏介质界面处反射时,反射波不会出现半波损失(反射点为波腹)。如,2说明,1)波阻,3)有半波损失,计算波程差时要附加Λ/2,,P53,图下面第2段,第36行,计算相位差时要附加Π,例4两波沿一很长的弦线传播,求(1)频率、波长和波速;(2)驻波方程;(3)两波叠加后波腹、波节的位置。,解1,与,比较,得,(2)驻波方程,(3)波腹位于,波节位于,P,结束,有半波损失,无半波损失,两端固定的弦线形成驻波时,在固定端出现波节,波长与弦长必须满足条件,3弦线上的驻波,振动的简正模式,振动频率,一端固定一端自由的弦振动的简正模式,,
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下_习题集参考解答波的干涉驻波多普勒效应单元三波的干涉驻波多普勒效应 大学物理教程_下_习题集参考解答 -6- 20. 一个观测者在铁路边,看到一列火车从远处开来,他测得远处传来的火车汽笛声的频率为650 Hz,当列车从身旁驶过而远离他时,他测得汽笛声频率降低为540 Hz,求火车行驶的速度。已知空气中的声速为330 /ms。 ? 根据多普勒效应, 列车接近观察者时,测得汽笛的频率: 0()vuu? ????—— 观察者静止,波源朝着观察者运动 列车离开观察者时,测得汽笛的频率: 0()vuu? ?????—— 观察者静止,波源背离观察者运动 由上面两式得到:vvuu??? ???? ?列车行驶的速度:v u? ?? ?? ????? ???? ?? 30.5 /v ms? 大学物理教程_下_习题集参考解答 -5- 计算题_18图示 ? 设1S波源初相10?,则2S波源初相20 1012?? ???,波长4004100m? ?? 在12SS连线之间任选一点P,如图所示。 1S波传播到P点,相位:1102 x?????? 2S波传播到P点,相位:2102(11 ) 12x??????? ??两列波在P的相差: 12 10 [][ ]2xx ?? ?? ?? ?????? ? ??? xx? ?? ?? ??????? ? ? ?? ? ? 干涉静止的条件:111(2 1)22xk? ?? ??? ? ? —— 0, 1, 2,k ? ??? 011x m?? —— 52 3 2xk k?? ??? 19. 设入射波的表达式为1cos2 ( )txyAT????,在0x ?发生反射,反射点为一固定端,求: 1) 反射波的表达式; 2) 驻波的表达式; 3) 波腹、波节的位置。 ? 入射波在0x ?引起的振动:10cos2tyAT?? 反射波在0x ?引起的振动:20cos(2 )tyAT? ??? —— 反射点为固定点,相对入射波有?相变。 1) 反射波的波动方程:2cos[2 ( ) ]txyAT? ????? —— 沿x正方向传播 2) 入射波和反射波叠加12y yy?? 驻波方程:12 122cos2 cos(2 )22xtyAT? ????????(+) 将10? ?和2? ??代入得到:2sin2 cos(2 )2xtyAT?????? 驻波的振幅:2sin2xAA???合3) 波幅的位置:2(21)2xk????? (2 1)4x ka???,0, 1, 2 3k ??, 波节的位置:2xk? ??? —— 2kx ??,0, 1, 2 3k ??,(因为波只在0x ?的空间,k取正整数) 大学物理教程_下_习题集参考解答 -4- 填空题_13图示 计算题_17图示 已知13SP ??,2103SP ??,P点的合振幅总是极大值,则两波源的振动频率相同 (填相同或不相同)。 12. 在绳上传播的入射波波动方程12cos( )xyA t?????,入射波在0x ?处绳端反射,反射端为自由端,设反射波不衰减,则反射波波动方程22cos( )xyA t????? 形成驻波波动方程22cos cosxy At?????。 13. 如图所示,两相干波源1S和2S相距14?,1S的相位比2S的相位超前/2?,在1S,2S的连线上,1S外侧各点(例如P点)两波引起的两谐振动的相位差是?。 三 判断题 14. 当波从波疏媒质( u?较小)向波密媒质( u?较大)传播,在界面上反射时,反射波中产生半波损失,其实质是相位突变?。 【 对 】 15. 机械波相干加强与减弱的条件是:加强2k? ?? ?;减弱(2 1)k? ?? ??。 【 对 】 16. 惠更斯原理:任何时刻波面上的每一点都可作为次波的波源,各自发出球面次波;在以后的任何时刻,所有这些次波面的包络面形成整个波在该时刻的新波面。 【 对 】 四 计算题 17. 如图所示,,AB是两个相干的点波源,它们的振动相位差为? (反相)。AB相距30 cm,观察点P和B点相距40 cm,且PB AB?。若发自,AB的两波在P点处最大限度地互相削弱,求波长最长能是多少。 ? 由图50AP cm? 2(50 40) (2 1)ABk?? ?? ???? ? ? ? ?? ? 因此 2(50 40) 2k?????? 所以 10cmk? ?? 当1k ?时,10 cm? ? 18. 如图所示,相干波源1S和2S,相距11m,1S的相位比2S超前12?。这两个相干波在1S、2S连线和延长线上传播时可看成两等幅的平面余弦波,它们的频率都等于100 Hz,波速都等于400 /ms。试求在1S、2S的连线中间因干涉而静止不动的各点位置。 大学物理教程_下_习题集参考解答 -3- 选择题_06图示 填空题_11图示 06. 如图所示,1S和2S为两相干波源,它们的振动方向均垂直图面,发出波长为?的简谐波。P点是两列波相遇区域一点,已知122, 2.2SP SP? ???,两列波在P点发生的相消干涉,若1S的振动方程为:1cos(2 )2yA t????,则2S的振动方程为: 【 D 】 (A) 2cos(2 )2yA t????; (B) 2cos(2 )yA t? ???; (C) 2cos(2 )2yA t????; (D) 22cos(2 0.1)yA t? ???。 ? P合成振动振幅的最小,两列波在P点的相差:)rrk? ?? ? ????? ? ? ? ?两列波源的初相差: 1) 2 (2 1)5rrkk???? ?? ??????? ? ? ? ? ?取0k ?:22252 10? ???? ??? ?? ?2S的振动方程:22 cos(2 0.1 )yA t? ??? 07. 在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 【 B 】 (A) 振幅相同,相相位同; (B) 振幅不同,相相位同; (C) 振幅相同,相位不同; (D) 振幅不同,相位不同。 08. 设声波在媒质中的传播速度为u,声源频率为S?,若声源S不动,而接收器R相对于媒质以速度vR沿着,SR的连线向着声源S运动,则接收器R的振动频率为 【 D 】 (A) S?; (B) vSRuu??; (C) vSRuu??; (D) vRSuu??。二 填空题 09. 两相干波源1S和2S的振动方程分别是1cos( )yA t? ?? ?和2cos( )yA t? ??? ??。1S距P点3个波长,2S距P点4.5个波长。设波传播过程中振幅不变,则两波同时传到P点时的合振幅是 2A。 10. 一驻波表达式为cos2 cos100 ( )y Ax tSI? ??。位于11/8x m?处的质元1P与位于23/8x m?处的质元2P的振动相位差为?。 11. 如图所示,1S和2S为两相干波源,它们的振动方向均垂直于图面,发出波长为?的简谐波,P点是两列波相遇区域中的一点,大学物理教程_下_习题集参考解答 -2- 03. 惠更斯原理涉及了下列哪个概念? 【 C 】 (A) 波长; (B) 振幅; (C) 次波假设; (D) 相位。 04. 在弦线上有一简谐波,其表达式 cos[100 ( ) ] ( )20 3xytSI???? ??为了在此弦线上形成驻波,并在0x ?处为一波腹,此弦线上还应有一简谐波,其表达式为: 【 D 】 (A) 222.0 10 cos[100 ( ) ]20 3xyt???? ??; (B)
cos[100 ( ) ]20 3x? ??? ??; (C) 222.0 10 cos[100 ( ) ]20 3xyt???? ??; (D)
cos[100 ( ) ]20 3x? ??? ??。 ? 根据给出第一列波 cos[100 ( ) ]20 3xyt???? ??—— 沿x轴负方向传播。 第一列波在0x ?点的振动方程:214(0) 2.0 10 cos(100 )3yt???? ? 0x ?点为波腹,要求第二列波在该点的振动方程为:224(0) 2.0 10 cos(100 )3yt???? ? 第二列波沿x轴正方向传播,波函数: cos[100 ( ) ]20 3xyt? ??? ??—— 正确答案(D) 05. 如图所示,为一向右传播的简谐波在t时刻的波形图,BC为波密介质的反射面,波由P点反射,则反射波在t时刻的波形图为 【 B 】 ? BC是波密介质,入射波和反射波在P点振动相差为?。 根据图中给出的入射波的波形图,下一时刻入射波在P点引起振动方向向下,要求反射波引起P点的振动方向向上。给出的4个选择图形,波形图(B)满足要求 —— 为正确答案 选择题_05图示大学物理教程_下_习题集参考解答 -1- 选择题_01图示 选择题_02图示 单元三 波的干涉 驻波 多普勒效应 一 选择题 01. 如图所示,两列波长为?的相干波在P点相遇,1S点初相是1?,1S到P点距离是1r,2S点的初相是2?,2S到P点的距离是2r,以k代表零或正、负整数,则P点是干涉极大的条件:【 D 】 (A) 21rrk???; (B) 212k? ????; (C) 21212( )2rrk?????? ?; (D) 12212( )2rrk?? ?????? ?。 ? P点的干涉波强最大,满足:12212( )2rrk?? ?? ????? ? ? ?—— 正确答案(D) (A) 只是说明两列波在P的波程差为波长的整数倍,问题中没有给出两列波的出相差是多少,无法保证12212( )2rrk?? ?? ????? ? ? ? (B) 初相差为212k? ???? 不能完全确定两列波在P点的相差是12212( )2rrk?? ?? ????? ? ? ?。 (C) 表达式中的加号如果为减号,也是正确的 02. 如图所示,1S,2S为两相干波源,其振幅皆为0.5 m,频率皆为100 Hz,但当1S为波峰时, 2S点适为波谷,设在媒质中的波速为10 /ms,则两波抵达P点的相位差和P点的合振幅为:【 C 】 (A) 200 , 1 m?; (B) 201 , 0.5 m?; (C) 201 , 0?; (D) 201 , 1 m?。 ??根据两列波相干叠加的结果 P点的合振幅:cosAAA AA ???? ? 相差:12122( )rr???????? ? ? 问题给出1S为波峰时,2S则为波谷,说明1S和2S振动的相差是? 即12? ???? 两列波在P点的相差:122( )rr???????? 将波长100.1100um???? ?和 20rr??? ?代入相差表达式得到:201? ??? 220.5 0.5 2(0.5)(0.5)cos201 0A ???? ? —— 正确答案(C)
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