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机械波产生的两个必要条件是什么

发布时间:2024-09-08 14:38:04

1. 机械波产生干涉现象的条件

机械波产生干涉现象的条件:满足频率相同;振动方向相同;位相差恒定。

获得稳定光的干涉的图样同样需要两束光的频率相同、振动的方向相同、且有恒定的相位差。一般的两束光是很难满足的,如两盏电灯照亮的区域观察不到光的干涉现象,同一发光体的不同部分发出的光相遇,通常也不能产生光的干涉,这是因为物质中原子的跃迁引起光源辐射的光,具有不连续性(辐射过程常常中断,延续时间很短约10-8)和无规则的间歇性,每经过一个极短时间,相位差就会发生改变。

(1)机械波产生的两个必要条件是什么扩展阅读:

任意的两列机械波在介质中相遇都可以叠加,在相遇的区域内,任一点处质点的振动为两列波单独在该点引起的振动的合振动,即在任一时刻,该点处质点的位移是两列波在该点所引起的位移的矢量和,而要发生干涉现象,即形成稳定的干涉图样:

叠加区域的某些质点的合振动始终保持加强(两列波的波峰或波谷相重合,合振幅最大),某些质点的合振动始终保持减弱(两列波的波峰和波谷相重合,振动始终减弱,合振幅最小),且加强点与减弱点是互相间隔的。

2. 求助,关于物理中机械波的问题

机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振动产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。

机械波与机械振动的关系

机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。

形成条件

波源

波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。

波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。

介质

广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。

下表给出了0℃时,声波在不同介质的传播速度,数据取自《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[2]。单位v/m·s^-1

质点运动

机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.

为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[2]。

绳波

绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[2]。

把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[2]。

由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。

对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。

传播本质

在机械波传播的过程中,介质里本来相对静止的质点,随着机械波的传播而发生振动,这表明这些质点获得了能量,这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以,机械波传播的实质是能量的传播,这种能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用来发电,这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。

惠更斯原理(Huygens principle)

惠更斯原理用于解释球面波和平面波的传播,此外还可以解释波的反射、衍射的现象

在总结许多实验的基础上,荷兰科学家惠更斯提出:介质中波阵面上每一个点(有无数个)都可以看成一个新的波源,这些新的波源发出的子波。经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面[2]。

根据惠更斯原理,我们可以解释球面波的波面是怎样形成的,右图中,点波源O发出的波在t时刻的波面是一个球面S1,该球面上每一个点都可以看成一个新的点波源,它们各自向前发出球面子波,下一时刻(t+△t)新的波面S2,就是这些子波波面相切的包络面;平面波同理。

惠更斯原理的局限

①没有说明子波的强度分布问题;

②没有说明波为什么只能向前传播,而不向后传播的问题。

后来,菲涅耳对惠更斯原理作了重要的补充,形成惠更斯-菲涅耳原理,这些缺陷才被克服。

随着机械波的传播,介质中的分子振动起来。根据分子的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。

物理学中把分子的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。绳波是常见的横波。

物理学中把分子的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。分子在纵波传播时来回振动,其中分子分布最密集的地方称为密部,分子分布最稀疏的地方称为疏部。

声波是常见的纵波。

波形曲线

如果在绳子波动的某个时刻拍下照片,就能得到该时刻的波形。这个波形是由同一时刻具有不同位移的绳上各质点组成的。如果在波形上添加一个坐标系,就可以得到该时刻这个波的图像。用横坐标x表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置,用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的大小,规定位移方向向上为正值。在坐标平面上,以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点,在用光滑的曲线连接起来,就得到该时刻波的图像,也称波形曲线或波形。在波的图像上,通常用箭头表示出波的传播方向。

波形曲线与振动图像有差别,振动图像是振动物体在不同时刻的位移,而波形曲线则是一个特定时刻所有质点的位移。

波形曲线上,我们可以读出同一时刻所有质点的位移、方向,以及波长、周期等物理量。

简谐波(simple harmonic wave)

如果介质中各个质点做简谐运动,它所形成的波就是一种最基本、最简单的波,称为简谐波,它的波形是正弦(或余弦)曲线。其他波可以看成是若干个简谐波合成的[2]。

物理描述

描述机械波的物理量同样适用于电磁波,因此,这里“机械波”简称“波”

波长(wave length)

沿着波的传播方向,两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长,常用λ表示[2]。在横波中,波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度;在纵波中,波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。

频率与周期

波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期,常用T表示,单位是s;介质中的质点单位时间内完成全振动的次数叫做波的频率,常用f表示,单位是Hz。频率是周期的倒数。

波速(wave speed)

波速是单位时间内波在介质中传播的距离,为波长和频率的乘积(v=λf),表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。

希望我能帮助你解疑释惑。

3. 机械波产生干涉现象的条件

产生干涉的一个必要条件是,两列波的频率必须相同并且有固定的相位差。

产生条件:1.频率相同 2.振动方向相同 3.相位相同或相位差恒定 4.波的波长超过或远远大于缝隙的距离

4. 机械波的波速与参考系是否有关

机械波的波速只和介质有关。我们平常所看见的绳子振动传递,形成的“绳波”,并不是在空气中传播,而是沿绳传递。若绳的振动在空气中传播(如二胡线发声),波速就与人的声音在同一空气中波速相同。振动在“介质”中的传播,形成机械波。速度当然由“介质”决定了。如,空气中的人声、风声、狗叫声速度都是一样的。电磁波的传播,就是变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场又产生变化的电场。它的传播可以不要“介质”。速度当然就是一样的了。如,在真空中,无线电广播信号、电视信号、手机通话信号速度都是电磁波的频率”是由“电磁振荡”产生的,与波速无关的。的频率只取决于振源的性质 这句话很好理解吧 比如你拿着一条彩带振动,频率是你手振动的速度波速等于频率x波长 惠更斯原理 介质不同 波的波长不同 所以机械波波速和波长取决于介质的性质。

5. 机械波形成的条件:______和______

机械波形成的条件:振源和介质

1、波源

波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。

波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。

2、介质

广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。

(5)机械波产生的两个必要条件是什么扩展阅读:

机械波的分类:

机概述:

随着机械波的传播,介质中的质点振动起来。根据质点的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。

1、横波:

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。

绳波是常见的横波。

2、纵波:

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。质点在纵波传播时来回振动,其中质点分布最密集的地方称为密部,质点分布最稀疏的地方称为疏部。

声波是常见的纵波。

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