第九章 機(jī)械波　　一、機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播（識記）
　　波的定義：波是指一個(gè)過程，也就是振動的傳播過程。
　　機(jī)械波：是機(jī)械振動在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播過程。
　　電磁波是電磁場的振動在真空或介質(zhì)內(nèi)的傳播過程。
　　這兩類波性質(zhì)是不同的。
　　橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波動的傳播方向相垂直的波。
　　縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波動的傳播方向相同的波。
　　水面波既不是純粹的橫波也不是純粹的縱波。
　　表示波的幾個(gè)參量：（明確其相互關(guān)系）
　　波速：是單位時(shí)間內(nèi)振動狀態(tài)傳播的距離，用v表示。它與振動速度是不同的。
　　波長：同一波線上一個(gè)完整波形的長度，用λ表示。
　　波的頻率：與質(zhì)點(diǎn)振動的頻率是同一個(gè)參量，用ν表示，頻率的倒數(shù)就是波的周期，與質(zhì)點(diǎn)的振動周期是同一個(gè)量，用T表示，則T=1/ν。
　　波速與頻率及波長之間的關(guān)系：
　　v=λ/T=νλ
　　即：波速等于頻率和波長的乘積，這是波速、波長、周期或頻率的重要基本關(guān)系。
　　二、簡諧波的運(yùn)動方程（領(lǐng)會）
　　簡諧振動在介質(zhì)中傳播而形成的波叫簡諧波。要領(lǐng)會簡諧行波的幾個(gè)表達(dá)式的含義：
　　y=Acosω（t±Δt'）=Acosω（t± x/v）
　　根據(jù)ω=2πν=2π/T 及v=νλ可得下列形式的方程（正負(fù)號表示波動沿x軸負(fù)向或正向運(yùn)動時(shí)所用的符號）
　　y=Acos2π（νt±x/λ）
　　=Acos2π（t/T±x/λ）
　　=Acos2π（vt±x）/λ
　　1.當(dāng)表達(dá)式中t為常量時(shí)，則位移y表示在給定刻波線上各質(zhì)點(diǎn)的振動位移，這時(shí)的波形曲線相當(dāng)于在t時(shí)刻的一張快照。這時(shí)波線上任意兩點(diǎn)間的相位差就是：
　　Δφ=2π（x2x1）/λ （其中的負(fù)號表示沿x方向上后一點(diǎn)的相位落后與前一點(diǎn)的相位）
　　2.當(dāng)x給定時(shí)，y將只是t的函數(shù)，表示離原點(diǎn)距離為x的質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動位移。實(shí)際上是表示給定點(diǎn)的振動情況。作出的曲線則是該質(zhì)點(diǎn)的振動曲線。
　　3.當(dāng)x，t都變化時(shí)，則運(yùn)動方程就表示了波形的傳播。它表示在t1時(shí)刻，x處的振動位移到t1+Δt時(shí)刻已傳播到x+vΔt）處，前一時(shí)刻前一個(gè)振動位移和后一時(shí)刻后一個(gè)振動位移是相同的，可見波在這段時(shí)間Δt里移動（傳播）了一段距離Δx.
　　這里要能夠根據(jù)Δφ=2π（x2x1）/λ求解行波中兩點(diǎn)間距離與相位差的關(guān)系。
　　三、波的能量、能流（識記）
　　波是振動狀態(tài)的傳播過程也是能量的傳播過程。在波的傳播過程中，任一質(zhì)元在任何時(shí)刻或任何振動狀態(tài)下，動能和勢能是相等而且是同步變化的，即動能達(dá)最大值時(shí)勢能也大最大值。其總機(jī)械能是隨時(shí)間變化的，在零與最大值之間作周期性變化。
　　這種能量關(guān)系與簡諧振動的能量關(guān)系是完全不同的，無阻尼簡諧振動的情況是動能量大時(shí)勢能量小，反之亦然，總機(jī)械能是守恒的。
　　波的能量通常用波在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的平均能量密度來表示，機(jī)械波的平均能量能量密度與振幅的平方、頻率的平方及介質(zhì)密度成正比，與時(shí)間、空間無關(guān)。
　　能流：是指單位時(shí)間內(nèi)通過介質(zhì)中某面積S的能量。這是一個(gè)標(biāo)量。
　　能流密度（波的強(qiáng)度）：是指通過垂直于波動傳播方向的單位面積的平均能流。用I表示，它是一個(gè)矢量。也就是說，當(dāng)波線的方向不同時(shí)，它的強(qiáng)度也不同，比如波的折射，折射前后的平均能流是相等的，但是入射波的強(qiáng)度和折射波的強(qiáng)度是不同的，因?yàn)樗鼈兊牟嚸娲笮∨c波的方向都發(fā)生了改變。
　　四、惠更斯原理、波的反射與折射（領(lǐng)會）
　　惠更斯原理的內(nèi)容是：介質(zhì)中波到達(dá)的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，在以后任一時(shí)刻，這些子波的包跡就是新的波陣面。（惠更斯原理解釋反射與折射）
　　五、波的疊加原理、波的干涉、駐波（識記）
　　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、振動方向）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)的振動位移是各個(gè)波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)引起的振動位移的矢量和，這就是波的疊加原理。
　　波的干涉不是簡單的兩個(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。