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普通物理(讲义2).ppt

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1,波动光学,机械波,普通物理,考前辅导,2,复习机械振动,简谐振动方程,A:振幅,:角频率,时初相位,振动状态,例,3,y,,,,,,振动状态,,相位,,角度(弧度),4,,,,,,,,,,1.机械波的发生,可见:① “上游”的质元依次带动“下游”的质元振动,②某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现---波是振动状态的传播,③ “下游”点的相位(状态)总比“上游”点落后,④质点并未随波逐流,一. 机械波的基本概念,5,波是相位(振动状态)的传播,沿波的传播方向,各质元的相位依次落后。,,图中b点比a点的相位落后,6,2.波动特征,①机械波是振动状态(相位)在弹性媒质中的传播,②机械波是弹性媒质中各点以一定的相位差的集体振动,③机械波是振动能量在弹性媒质中的传播,横波,纵波,7,振源(波源),弹性媒质,3.产生条件,,,横波,纵波,⑴按传播特征分,球面波,平面波,⑵按波面分 ─ 平面波 球面波,,4.波的分类,8,频率.波长.波速,频率 :即波源的频率,波长 :振动在一个周期,相邻两同相点之间的距离,内传播的距离,波速u :取决于媒质的性质,,,,,三者关系 :,,5.描述波的特征量,9,1.表达式一(波沿X正向传播),O处质点振动方程为,O振动了t 秒,X处质点振动了,从O传到X,需时,X处质点振动方程为,波动方程,二.平面谐波的波动方程,符号规定——,质点振动偏离平衡位置的位移— y,,振动向前传播的距离 — x,10,3.关于波动方程,①与振动方程区别,②写出波动方程的条件,,原点处振动方程,,波速及传播方向,③令 ,得 处质点的振动方程,即,④令 ,得 时刻的波形方程,如,2. .表达式二(波沿X负向传播),+,11,比较法 写成标准式,,又,,u,答:B,12,解:1.先求o处质点的振动方程,以L为原点,波动方程为,2.令x = - L,得,答:(A),引伸:由此可求以O为原点的波动方程,,13,三、波的能量和能流,1、波的能量,波不仅是振动状态的传播,而且也伴随着振动能量的传播。,波的能量=媒质中某体积元的振动动能与弹性势能之和,体积元 dV 既振动又变形,14,,体积元内媒质质点的总能量为:,,设有一平面简谐波:,1)在波动的传播过程中,任意时刻的动能和势能不仅大小相等而且相位相同,同时达到最大,同时等于零。,2)在波传播过程中,任意体积元的波能量不守恒。,意义:,3)任一体积元的波能量在一周期内“吞吐”(吸收放出)两次,这正是传播能量的表现。,15,2.波的能流密度(波的强度),注意:波的强度正比于振幅的平方,,⑴物理意义:描述空间某处波的能量传播特征,⑵定义:空间某处单位时间内通过垂直于波动传播方向的单位面积的平均能量。,16,答(C),,动能为零势能为零,,,,17,(C),18,解:,A点处质元动能在减小,A点向上运动,,,波形曲线向右移,,,,答(C),,19,四、波的干涉,1、 波的干涉现象,几列相干波在媒质中传播,空间各点有的振幅始终最大,有的振幅始终最小,此称为干涉,相干波源:相同的频率、振动方向相同、恒定的,相位差,20,传播到 P 点引起的振动分别为:,在 P 点的振动为同方向同频率振动的合成。,设有两个相干波源 和,发出的简谐波在空间p点相遇。,合成振动为:,其中:,3、干涉加强或减弱的条件,波源的振动方程为,21,说明:,① 称为波程差,②干涉极大点、极小点不止一个。,③干涉极大点、极小点应满足上述条件式—隐函数,,式中,干涉极大,干涉极小,22,,,0 (k=0),即,23,六、特殊的干涉现象:驻波,24,驻波,2、特征:,无行走之波形,,,波节,,波腹,两波节之间的点相位相同,,3.,25,量子光学:光的量子性,物理光学:,波动光学:光的干涉,衍射,偏振,第一部分------光的干涉,预备知识,A.相干波:两列波频率相同﹑ 振动方向平行﹑相位差固定。,B.干涉极大极小位置所满足的条件:,,有,,基本理论,实例,,(不考),26,(1) 光是原子內部发出的电磁波,一. 基本理论,1、光的波动理论,矢量的振动称为光振动。,27,(3)原子发光的特点:,,间歇性,随机性,每一原子发光是间歇的,每次持续,每一原子每一次发出的波列是单色的。(有固定的频率﹑振动方向和初相。),每一原子先后发出的波列,其频率﹑振动方向和初相都是随机的。(可以取任何值),,两束光 不相干!,,,,28,波动所到达的媒质中各点,都可以看作为发射子波的波源,而后一时刻这些子波波阵面的包迹便是新的波阵面。,惠更斯原理,t,29,2.获得相干光的途径(方法),,,,,,,,干涉,干涉,干涉,30,,有,∵,故上式改写为:,,(k=1,2, …),波程差,明暗
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