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機械波產生的兩個必要條件是什麼

發布時間:2024-09-08 14:38:04

1. 機械波產生干涉現象的條件

機械波產生干涉現象的條件:滿足頻率相同;振動方向相同;位相差恆定。

獲得穩定光的干涉的圖樣同樣需要兩束光的頻率相同、振動的方向相同、且有恆定的相位差。一般的兩束光是很難滿足的,如兩盞電燈照亮的區域觀察不到光的干涉現象,同一發光體的不同部分發出的光相遇,通常也不能產生光的干涉,這是因為物質中原子的躍遷引起光源輻射的光,具有不連續性(輻射過程常常中斷,延續時間很短約10-8)和無規則的間歇性,每經過一個極短時間,相位差就會發生改變。

(1)機械波產生的兩個必要條件是什麼擴展閱讀:

任意的兩列機械波在介質中相遇都可以疊加,在相遇的區域內,任一點處質點的振動為兩列波單獨在該點引起的振動的合振動,即在任一時刻,該點處質點的位移是兩列波在該點所引起的位移的矢量和,而要發生干涉現象,即形成穩定的干涉圖樣:

疊加區域的某些質點的合振動始終保持加強(兩列波的波峰或波谷相重合,合振幅最大),某些質點的合振動始終保持減弱(兩列波的波峰和波谷相重合,振動始終減弱,合振幅最小),且加強點與減弱點是互相間隔的。

2. 求助,關於物理中機械波的問題

機械振動在介質中的傳播稱為機械波(mechanical wave)。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處,機械波由機械振動產生,電磁波由電磁振動產生;機械波的傳播需要特定的介質,在不同介質中的傳播速度也不同,在真空中根本不能傳播,而電磁波(例如光波)可以在真空中傳播;機械波可以是橫波和縱波,但電磁波只能是橫波;機械波與電磁波的許多物理性質,如:折射、反射等是一致的,描述它們的物理量也是相同的。常見的機械波有:水波、聲波、地震波。

機械波與機械振動的關系

機械振動產生機械波,機械波的傳遞一定要有介質,有機械振動但不一定有機械波產生。

形成條件

波源

波源也稱振源,指能夠維持振動的傳播,不間斷的輸入能量,並能發出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件,也是電磁波形成的必要條件。

波源可以認為是第一個開始振動的質點,波源開始振動後,介質中的其他質點就以波源的頻率做受迫振動,波源的頻率等於波的頻率。

介質

廣義的介質可以是包含一種物質的另一種物質。在機械波中,介質特指機械波藉以傳播的物質。僅有波源而沒有介質時,機械波不會產生,例如,真空中的鬧鍾無法發出聲音。機械波在介質中的傳播速率是由介質本身的固有性質決定的。在不同介質中,波速是不同的。

下表給出了0℃時,聲波在不同介質的傳播速度,數據取自《普通高中課程標准實驗教科書-物理(選修3-4)》(2005年)[2]。單位v/m·s^-1

質點運動

機械波在傳播過程中,每一個質點都只做上下(左右)的簡諧振動,即,質點本身並不隨著機械波的傳播而前進,也就是說,機械波的一質點運動是沿一水平直線進行的。例如:人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動,理想狀態下可看作做能量守恆的運動.阻尼振動為能量逐漸損失的運動.

為了說明機械波在傳播時質點運動的特點,現已繩波(右下圖)為例進行介紹,其他形式的機械波同理[2]。

繩波

繩波是一種簡單的橫波,在日常生活中,我們拿起一根繩子的一端進行一次抖動,就可以看見一個波形在繩子上傳播,如果連續不斷地進行周期性上下抖動,就形成了繩波[2]。

把繩分成許多小部分,每一小部分都看成一個質點,相鄰兩個質點間,有彈力的相互作用。第一個質點在外力作用下振動後,就會帶動第二個質點振動,只是質點二的振動比前者落後。這樣,前一個質點的振動帶動後一個質點的振動,依次帶動下去,振動也就發生區域向遠處的傳播,從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點繫上紅布條,我們還可以發現,紅布條只是在上下振動,並沒有隨波前進[2]。

由此,我們可以發現,介質中的每個質點,在波傳播時,都只做簡諧振動(可以是上下,也可以是左右),機械波可以看成是一種運動形式的傳播,質點本身不會沿著波的傳播方向移動。

對質點運動方向的判定有很多方法,比如對比前一個質點的運動;還可以用「上坡下,下坡上」進行判定,即沿著波的傳播方向,向上遠離平衡位置的質點向下運動,向下遠離平衡位置的質點向上運動。

傳播本質

在機械波傳播的過程中,介質里本來相對靜止的質點,隨著機械波的傳播而發生振動,這表明這些質點獲得了能量,這個能量是從波源通過前面的質點依次傳來的。所以,機械波傳播的實質是能量的傳播,這種能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用來發電,這是維持機械波(水波)傳播的能量轉化成了電能。

惠更斯原理(Huygens principle)

惠更斯原理用於解釋球面波和平面波的傳播,此外還可以解釋波的反射、衍射的現象

在總結許多實驗的基礎上,荷蘭科學家惠更斯提出:介質中波陣面上每一個點(有無數個)都可以看成一個新的波源,這些新的波源發出的子波。經過一定時間後,這些子波的包絡面就構成下一時刻的波面[2]。

根據惠更斯原理,我們可以解釋球面波的波面是怎樣形成的,右圖中,點波源O發出的波在t時刻的波面是一個球面S1,該球面上每一個點都可以看成一個新的點波源,它們各自向前發出球面子波,下一時刻(t+△t)新的波面S2,就是這些子波波面相切的包絡面;平面波同理。

惠更斯原理的局限

①沒有說明子波的強度分布問題;

②沒有說明波為什麼只能向前傳播,而不向後傳播的問題。

後來,菲涅耳對惠更斯原理作了重要的補充,形成惠更斯-菲涅耳原理,這些缺陷才被克服。

隨著機械波的傳播,介質中的分子振動起來。根據分子的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關系,可以把機械波分為橫波和縱波兩類。

物理學中把分子的振動方向與波的傳播方向垂直的波,稱作橫波。在橫波中,凸起的最高處稱為波峰,凹下的最低處稱為波谷。繩波是常見的橫波。

物理學中把分子的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波,稱作縱波。分子在縱波傳播時來回振動,其中分子分布最密集的地方稱為密部,分子分布最稀疏的地方稱為疏部。

聲波是常見的縱波。

波形曲線

如果在繩子波動的某個時刻拍下照片,就能得到該時刻的波形。這個波形是由同一時刻具有不同位移的繩上各質點組成的。如果在波形上添加一個坐標系,就可以得到該時刻這個波的圖像。用橫坐標x表示沿波傳播方向上各個質點的平衡位置,用縱坐標y表示各個質點離開平衡位置的大小,規定位移方向向上為正值。在坐標平面上,以某一時刻各個質點的x、y值描出各對應點,在用光滑的曲線連接起來,就得到該時刻波的圖像,也稱波形曲線或波形。在波的圖像上,通常用箭頭表示出波的傳播方向。

波形曲線與振動圖像有差別,振動圖像是振動物體在不同時刻的位移,而波形曲線則是一個特定時刻所有質點的位移。

波形曲線上,我們可以讀出同一時刻所有質點的位移、方向,以及波長、周期等物理量。

簡諧波(simple harmonic wave)

如果介質中各個質點做簡諧運動,它所形成的波就是一種最基本、最簡單的波,稱為簡諧波,它的波形是正弦(或餘弦)曲線。其他波可以看成是若干個簡諧波合成的[2]。

物理描述

描述機械波的物理量同樣適用於電磁波,因此,這里「機械波」簡稱「波」

波長(wave length)

沿著波的傳播方向,兩個相鄰的、相對平衡位置的位移和振動方向總是相同的質點間的距離稱作波長,常用λ表示[2]。在橫波中,波長等於「波峰-波峰」的長度或「波谷-波谷」的長度;在縱波中,波長等於「密部-密部」或「疏部-疏部」的長度。

頻率與周期

波上任意一個質點完成一次全振動所需時間稱為周期,常用T表示,單位是s;介質中的質點單位時間內完成全振動的次數叫做波的頻率,常用f表示,單位是Hz。頻率是周期的倒數。

波速(wave speed)

波速是單位時間內波在介質中傳播的距離,為波長和頻率的乘積(v=λf),表示波在的傳播速度。機械波在特定介質中的傳播速度是固定的。

希望我能幫助你解疑釋惑。

3. 機械波產生干涉現象的條件

產生干涉的一個必要條件是,兩列波的頻率必須相同並且有固定的相位差。

產生條件:1.頻率相同 2.振動方向相同 3.相位相同或相位差恆定 4.波的波長超過或遠遠大於縫隙的距離

4. 機械波的波速與參考系是否有關

機械波的波速只和介質有關。我們平常所看見的繩子振動傳遞,形成的「繩波」,並不是在空氣中傳播,而是沿繩傳遞。若繩的振動在空氣中傳播(如二胡線發聲),波速就與人的聲音在同一空氣中波速相同。振動在「介質」中的傳播,形成機械波。速度當然由「介質」決定了。如,空氣中的人聲、風聲、狗叫聲速度都是一樣的。電磁波的傳播,就是變化的電場產生變化的磁場,變化的磁場又產生變化的電場。它的傳播可以不要「介質」。速度當然就是一樣的了。如,在真空中,無線電廣播信號、電視信號、手機通話信號速度都是電磁波的頻率」是由「電磁振盪」產生的,與波速無關的。的頻率只取決於振源的性質 這句話很好理解吧 比如你拿著一條綵帶振動,頻率是你手振動的速度波速等於頻率x波長 惠更斯原理 介質不同 波的波長不同 所以機械波波速和波長取決於介質的性質。

5. 機械波形成的條件:______和______

機械波形成的條件:振源和介質

1、波源

波源也稱振源,指能夠維持振動的傳播,不間斷的輸入能量,並能發出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件,也是電磁波形成的必要條件。

波源可以認為是第一個開始振動的質點,波源開始振動後,介質中的其他質點就以波源的頻率做受迫振動,波源的頻率等於波的頻率。

2、介質

廣義的介質可以是包含一種物質的另一種物質。在機械波中,介質特指機械波藉以傳播的物質。僅有波源而沒有介質時,機械波不會產生,例如,真空中的鬧鍾無法發出聲音。機械波在介質中的傳播速率是由介質本身的固有性質決定的。在不同介質中,波速是不同的。

(5)機械波產生的兩個必要條件是什麼擴展閱讀:

機械波的分類:

機概述:

隨著機械波的傳播,介質中的質點振動起來。根據質點的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關系,可以把機械波分為橫波和縱波兩類。

1、橫波:

物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波,稱作橫波。在橫波中,凸起的最高處稱為波峰,凹下的最低處稱為波谷。

繩波是常見的橫波。

2、縱波:

物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波,稱作縱波。質點在縱波傳播時來回振動,其中質點分布最密集的地方稱為密部,質點分布最稀疏的地方稱為疏部。

聲波是常見的縱波。

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