大学物理 第一章1-波动学.ppt

1 相文峰 2005 年中科院物理所博士 2006 年韩国光州科学技术院博士后 2007-2010 年新加坡国立大学、南洋理工大学访问学者手机: ********** E-mail: ******@cup. 办公室:理学院 B座302 房间答疑时间:周二下午 2-6 点 2波动与光学一、振动简谐振动的描述与基本特征*阻尼振动与受迫振动(了解) 振动的合成主要内容:二、波动机械波的产生与传播平面简谐波的特征与描述电磁波的产生与传播波的叠加与驻波惠更斯原理多普勒效应三、波动光学光的干涉光的偏振光的衍射 3 摆( pendulum ) 弹簧振子( spring vibrator ) 第1章振动 4第一章振动主要研究机械振动、电磁振动。广义振动: 任何一个物理量(如位移、电流等) 随时间做往复变化,都称之为振动。机械振动是机械运动的一个特例!!! 5 机械振动: 物体在平衡位置附近所做的来回往复运动。风中摇曳的大树; 火车经过时的铁轨; 四季的变迁(地球绕着太阳跑); 手机中的麦克风弹簧振子电磁振动: 又叫电磁振荡,是指电路中的电流、电压以及电磁场中的场量随时间做周期性变化的现象。机械振动和电磁振动在工程技术中有着广泛的应用。交流电 6 1、简谐振动是最简单、最基本的振动 2、一切复杂的振动可以看作是由许多简谐振动合成的。按照系统受力分析: 直线运动匀速直线运动加速直线运动减速直线运动简谐振动受迫振动振动简谐振动是学****研究的重点内容!! 阻尼振动 7 简谐运动的描述一、简谐振动( Simple Harmonic Vibration ) ) cos( )(????tAtx 简谐振动的含义: 物体运动时,离开平衡位置的位移(或角位移) 按余弦函数(或正弦函数)的规律随时间变化。以弹簧振子为例 o kx p mx o m km 8 t =0时刻的相位 (圆频率)?:2?秒内振动的次数周期 T与角频率?的关系: v T 1?频率 v: ???2???2? 1. 振幅( Amplitude )A:最大位移的绝对值二、描述简谐振动的 3个基本特征量: A, ?, ?) cos( )(?????相位: ???t初相位:决定质点 t =0时刻的位置(是一个角度) 频率 v与?的关系:1秒内振动的次数一般取值范围: ???~2~0?或 T 时刻的运动位置 9 对于一个振幅和周期已决定的简谐运动,由于选原点的时刻不同, 初相位就不同。如:选物体到达正向极大位移的时刻为时间原点 0) cos( ) cos( )(??????????AAtAtx如:选物体到达负向极大位移的时刻为时间原点????????????A AtAtx) cos( ) cos( )(如:选物体到达平衡位置时刻为时间原点 2/32/0) cos( ) cos( )( ??????或者??????AtAtx 一个简谐运动的物理特征在于其振幅和周期 10 ) cos( ????tAxdt dx v?) cos( 2??????tA )2 cos( ???????tA) cos( 2???????tA ) sin( ??????tAdt dv a?三、描述简谐运动的速度和加速度 x 2???简谐运动的加速度和位移成正比而反向