高二物理3-4知識梳理

　　第十二章 機械波

　　一、機械波;橫波和縱波;橫波的圖象

　　1、機械波：機械振動在介質(zhì)中的傳播過程叫機械波，機械波產(chǎn)生的條件有兩個：一是要有做機械振動的物體作為波源，二是要有能夠傳播機械振動的介質(zhì)。

　　2、橫波和縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的叫縱波。氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從20到2萬赫茲。

　　3、機械波的特點：

　?、琶恳毁|(zhì)點都以它的平衡位置為中心做簡振振動;后一質(zhì)點的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點的振動。

　?、撇ㄖ皇莻鞑ミ\動形式(振動)和振動能量，介質(zhì)并不隨波遷移。

　　4、橫波的圖象：用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。

　　簡諧波的圖象是正弦曲線，也叫正弦波。簡諧波的波形曲線與質(zhì)點的振動圖象都是正弦曲線，但他們的意義是不同的。波形曲線表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在“某一時刻”的位移，振動圖象則表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點”在“各個時刻”的位移。

　　二、描述機械波的物理量——波長、波速和頻率(周期)的關(guān)系

　?、挪ㄩLλ：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長。振動在一個周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長。

　　⑵頻率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。

　?、遣ㄋ賤：單位時間內(nèi)振動向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。

　　波速與波長和頻率的關(guān)系：

　　三、波的干涉和衍射

　　衍射：波繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。

　　干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，使某些區(qū)域振動減弱，并且振動加強和振動減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。

　　穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動加強區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強區(qū)的振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。

　　判斷加強與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：一是畫峰谷波形圖，峰峰或谷谷相遇增強，峰谷相遇減弱。二是相干波源振動相同時，某點到二波源程波差是波長整數(shù)倍時振動增強，是半波長奇數(shù)倍時振動減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。

　　四、多普勒效應

　　1.多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應。是奧地利物理學家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的。

　　2.多普勒效應的成因：聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時間接收到的完全波的個數(shù)決定的。

　　3.多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應。

　　4.多普勒效應的應用:

　?、佻F(xiàn)代醫(yī)學上使用的胎心檢測器、血流測定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。

　?、诟鶕?jù)汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。

　　③紅移現(xiàn)象：在20世紀初，科學家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有“紅移現(xiàn)象”，所謂“紅移現(xiàn)象”，就是整個光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應加以解釋：

　　由于星系遠離我們運動，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變小(即波長變大)的紅端移動?？茖W家從紅移的大小還可以算出這種遠離運動的速度。這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個有力證據(jù)。