波峰波谷怎么定义机械波
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。机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanicalwave)。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,电磁波由电磁振荡产生;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。
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。
机械波
纵波
在纵波中,粒子位移平行于波的传播方向。动画显示了沿管传播的一维纵向平面波。粒子不会随着波沿着管子向前移动;它们只是围绕各自的平衡位置来回摆动。选择一个粒子并观察它的运动。动画显示了单个粒子的振荡运动与波在介质中的传播之间的差异。动画还标识了压缩和稀疏区域。
地震中的P波(初级波)是纵向波的例子。P波以最快的速度传播并且最先到达。
横波
在横波中,粒子位移垂直于波的传播方向。动画显示了从左到右传播的一维横向平面波。粒子不随波移动;当波浪经过时,它们只是在各自的平衡位置上下振荡。
地震中的S 波(二次波)是横波的例子。S波以比P波慢的速度传播。
机械波的物理性质同样适用于电磁波,因此,这里“机械波”简称“波”
波的折射
在物理学中,我们把波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,传播方向发生改变的现象称为折射。
在波的折射中入射波的波线与法线的夹角称为入射角,用i表示;折射波的波线与法线的夹角叫做折射角,用r表示。
折射定律
进一步研究表明,波在发生折射时,入射角与折射角存在如下关系
(sini)/(sinr)=v1/v2=λ1/λ2
v为波速;λ为波长
这一定律在光学中被称作斯涅耳定律。
波的干涉
频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。这种现象叫做波的干涉。
产生干涉的一个必要条件是,两列波的频率必须相同或者有固定的相位差。如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差(相差),相互叠加时波上各个质点的振幅是随时间而变化的,没有振动总是加强或减弱的区域,因而不能产生稳定的干涉现象,不能形成干涉图样。