高二物理3-4知識梳理(2)

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：機械振動在介質中的傳播過程叫機械波，機械波產生的條件有兩個：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。

　　2、橫波和縱波：質點的振動方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質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：

　　⑴每一質點都以它的平衡位置為中心做簡振振動;后一質點的振動總是落后于帶動它的前一質點的振動。

　　⑵波只是傳播運動形式(振動)和振動能量，介質并不隨波遷移。

　　4、橫波的圖象：用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質點的平衡位置，縱坐標y表示某一時刻各質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。波形曲線表示介質中的“各個質點”在“某一時刻”的位移，振動圖象則表示介質中“某個質點”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)的關系

　　⑴波長λ：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點間的距離叫波長。振動在一個周期內在介質中傳播的距離等于波長。

　　⑵頻率f：波的頻率由波源決定，在任何介質中頻率保持不變。

　　⑶波速v：單位時間內振動向外傳播的距離。波速的大小由介質決定。

　　波速與波長和頻率的關系：

　　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完成的全振動的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調，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:

　　①現(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。

　　②根據(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”，就是整個光譜結構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。科學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)。