机械波43~4.ppt

机械波43~4
四、半波损失
半波损失—— 入射波
在反射点振动相位与反
射波在反射点振动相位
相反的现象。
反射点为节点。
入射波
反射波
x
实验表明：当波由波疏介质入射到波密介质，再返回波疏介
质时，在反射的简正模式.
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第十三章 机械波
一端开口
开口端 (自由端)是波腹
l 至少是四分之一波长
固定端是波节
乐器(共振腔)
激光器(纵模)
波导管
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第十三章 机械波
§13-7 多普勒效应
由于波源、探测器的相对运动而引起的探测器的接收频率与波源的发射频率不等的现象，称为多普勒效应。
一、描述波动的几个物理参量
波速u
—— 与介质和波的类型有关，与波源无关
波一旦从波源发出，就忘了自己的来源，而以介质给
定的特定速度在介质中传播。
波长λ
—— 一个完整波形在介质中沿波线展开的长度
频率ν
—— 单位时间内，通过介质中某点的完整波形数
：波源的振动频率
：探测器的接收频率
波通过探测器的速率
探测器处的波长
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第十三章 机械波
二、机械波的多普勒效应
以介质作参考系
波源、探测器的运动发生在两者的连线上
解决由于 S、R 的相对运动
与
的关系
1. 波源和接收器均静止：
波通过探测器的速率
探测器处的波长
分四种情况分析：
均不变
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第十三章 机械波
2. 波源静止，接收器运动：
R 迎着源S
R 背着源S
结论：
当波源S不动，探测器R运动时，介质中波长不变，相当于改变了波的传播速度
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第十三章 机械波
3. 波源运动，接收器静止：
观察者
观察者
S
从波面上分析：
S不动时：
S运动时：
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第十三章 机械波
从波形上分析：
此时通过P点的完整
波形的长度：
同理，若S背离P运动，则
结论：
当波源S运动时，介质中波长发生了变化，且相向运动时波长变短，相背运动时波长变长。
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第十三章 机械波
水波的多普勒效应（波源向左运动）
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第十三章 机械波
4. 波源和接收器都运动：
由于接受器运动：
由于波源运动：
——多普勒频移公式
（迎：加 背：减）
（迎：减 背：加）
正负号选择与2、3情况相同
相迎：
相背：
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第十三章 机械波
说明
1. R、S 运动任意
如果垂直连线运动，
机械波：只有纵向效应，没有横向效应
无多普勒效应
（不在二者连线上）
取其速度在连线上的分量
（纵向分量）

c —— 光速
υ —— 光源相对接收器的速度
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第十三章 机械波
3. 激波
uΔt
·
·
·
·
时，
当波源速度超过波速时，任意时刻波源本身（后发出的波面）将超越先发出波的波面，在波源前方不可能有任何波动产生，形成冲击波.
形成圆锥形波阵面—马赫锥
·
S
—马赫数
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第十三章 机械波
超音速的子弹
在空气中形成
的激波
（马赫数为2 ）
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第十三章 机械波
声障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。声波叠合累积的结果，会造成震波(Shock Wave)的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为声障。
当物体（通常是航天器）运动速度到达声速之前,阻力出现一个非常突然的增加,过了声速以后,阻力又开始下降,逐渐趋向正常值,这种阻力在声速附近突然上升的现象就是所谓的”声障”现象。
声障
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第十三章 机械波
三、多普勒效应的应用
1）测量天体相对地球的视线速度
远处星体发光有红移现象--- 宇宙大爆炸
由红移可得恒星的退行速度
2）技术上，测量运动物体的视线速度
如飞机接近雷达的速度 汽车的行驶速度
人造卫星的跟踪 流体的流速
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第十三章 机械波
警察用多普勒测速仪测速
超声多普勒效应测血流速
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第十三章 机械波
已知信号声源：
例
R
S
求：
R直接从S接收到的信号频率ν1＝？
R从反射面接收到的信号频率ν2＝？
R接收到的拍频ν＝？
解
S远离R
(2) S发射，反射面接收（S靠近）
(3) 二波叠加
（同方向，不同频率）
拍频：
反射面反射信号时，频率不变
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第十三章 机械波
波 动 小 结
一、波动方程的建立
1. 已知某点的振动方程