老师
各位同学,大家好,非常开心,今天继续跟大家一起研究机械波。老规矩,我们还是先回顾相关知识,再进行新课。这儿给大家放了我们很熟悉的两张图像,请大家仔细观察。两张图像都分别描述了什么呢?从图中你可以识别出哪些信息?很明显,一个 YT 图,这是某一个质点做简谐运动的震动图像,其中 y 轴是质点随时间变化的位移,我们可以读出震动的周期、振幅等等。另一个是 y x 图,描述了波源的震动在介质中,也就是在空间中的传播情况。从波形来看,这是一个简谐波,图中的 y 轴同样是质点相对平衡位置的位移,但 s 轴描述的是波的传播方向上各个质点的位置,毕竟不只是传播了简谐运动的震动形式,各个这点的位置始终就在这儿没有变。因此波的图像就像是我们在某一个时刻,对着正在发生震动的各个质点拍了一张照片。嗯,那么波是如何产生的?我们还是以横波为例来说明。
老师
这个动画模拟了一个横波的形成过程,波缘我们记为 1 号,指点周围是弹性介质,当波缘在这儿做一个上下震动的简谐运动时,带动了介质中的各个质点,从平衡位置先后开始做了相同规律的碱性运动,就是这个样子。我们慢放一下来看。现在我按下暂停键,你如何来判断某一个质点?比如这儿的 5 号质点,它的震动方向是什么呢?波是沿着 x 轴正方向传播的,所以这个质点在下一个时刻的位移就一定与它左侧的质点相同,可见下一个时刻要向下震动。好,以上这些就是我们根据前两节课内容可以判断出来的,那么现在我们进一步更深入的做一下分析,从波形来看,机械波有哪些特点?为了描述这些特点,我们需要引入哪些概念?首先对于这样的简谐波来说,波形是正弦波,因此肯定是具有周期性的。现在我们再次慢放一下这个横波的产生过程,一起做一下观察。
老师
随着一号质检震动一个周期后,波传播到了大概,嗯,十三号质检所在的位置,为了方便观察,我们把他俩标红,大家盯着这俩字典看,你发现了什么呢?我们发现下一刻十三号质检与一号质检同时开始了一个周期的震动,在后续的震动过程中,震动步调始终保持一致,也就是说二者相位始终相同。
老师
那么都有哪些点的相位完全一致?很显然,这个二号、十四号、三号、十五号、四号、十六号、五号、十七号等等有很多并且相位一致的这些质点间水平距离都是相同的。可见震动的周期性是波动在空间上体现出了周期性,为了描述这种特性,我们引入了物理量波长,把概念写出来。在波动中,震动相位总是相查看隐藏内容