2011年自考物理(工)串講筆記(三)

更新時(shí)間：2011-06-10 14:58:49 來(lái)源：|0

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　　第四篇振動(dòng) 波動(dòng) 波動(dòng)光學(xué)

　　4.1 機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)自環(huán) 球網(wǎng) 校edu24ol.com

　　4.2機(jī)械波

　　4.3 波動(dòng)光學(xué)

　　4.4 電磁振蕩和電磁波

　　這一篇你一定要搞明白波的概念，搞明白它就容易了，隨后你會(huì)發(fā)現(xiàn)這一篇原來(lái)這么簡(jiǎn)單，其次這一篇中另一個(gè)重要內(nèi)容是波的干涉及其條件，這兩部

　　分是這一篇8、9、10章的重點(diǎn)，這一篇的基本脈絡(luò)是：

　　振動(dòng)→波→波和波關(guān)系指干涉、反射、折射等→特殊波，電磁波

　　其中振動(dòng)是波的起源，所以本篇從振動(dòng)開始。

　　我們首先介紹機(jī)械振動(dòng)中的特殊振動(dòng)：簡(jiǎn)諧振動(dòng)

　　最常見的諧振動(dòng)就是彈簧振子的振動(dòng)

　　所以

　　解的結(jié)果

　　上式表明x和t量的關(guān)系是余弦or正弦函數(shù)的關(guān)系，這種特征的運(yùn)動(dòng)叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

　　這是簡(jiǎn)諧振動(dòng)的概念，關(guān)于諧振動(dòng)方程

　　中A稱之為振幅

　　ω為角頻率，，T為周期它和頻率互為倒數(shù)

　　固有角頻率

　　相位，為初相位

　　上式運(yùn)動(dòng)方程表明

　　、、為三個(gè)重要特征量，一個(gè)振動(dòng)方程

　　如果它們?nèi)齻€(gè)確定了，那么運(yùn)動(dòng)方程就確定了

　　那么、、在初速度，初位移確定后，如何求解呢?公式見教材或見本章節(jié)方框圖。

　　第八章核心掌握上述內(nèi)容，實(shí)質(zhì)就是簡(jiǎn)諧振動(dòng)的定義，彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中，在某一點(diǎn)是存在動(dòng)能和勢(shì)能的。這在力學(xué)篇介紹彈簧力時(shí)也介紹過(guò)，那那么彈簧振子在振動(dòng)過(guò)程中能量為多少呢?和哪些因素有關(guān)呢?假設(shè)運(yùn)動(dòng)方程為勢(shì)能公式在力學(xué)篇介紹過(guò)

　　動(dòng)能則利用動(dòng)能定義

　　總機(jī)械能表明

　　總機(jī)械能與振幅平方正比，與振動(dòng)角頻率平方成正比，它是一個(gè)常量表明簡(jiǎn)諧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成，請(qǐng)同學(xué)閱讀教材P336頁(yè)。

　　一質(zhì)點(diǎn)繞某一平衡點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)、將推動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在的媒質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，最簡(jiǎn)單的假設(shè)在空氣中，質(zhì)點(diǎn)的反復(fù)振動(dòng)將使在它附近的空氣也和它一起伸長(zhǎng)，壓縮，靠近振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的附近的媒質(zhì)追隨振子的這種運(yùn)動(dòng)如果能在媒質(zhì)中連續(xù)傳遞下去，就形成波，自然界波很多，常見的熟悉的比如聲波和水波，根據(jù)振動(dòng)源振動(dòng)類型，波可分為機(jī)械波、簡(jiǎn)諧波、電磁波。

　　從波的振動(dòng)方向和傳播方向的關(guān)系可將波分為橫波和縱波，和波相關(guān)的物理量主要有波速、波長(zhǎng)、波頻、波周期。

　　波速，描述波傳播快慢的物理量，單位時(shí)間振動(dòng)狀態(tài)傳播的距離，波長(zhǎng)指同一波上兩個(gè)相鄰振動(dòng)步調(diào)相同點(diǎn)之間距離。

　　波周期是指波傳遞一個(gè)波長(zhǎng)的距離所需要的時(shí)間，波頻和波周期互為倒數(shù)。

　　下面重點(diǎn)介紹幾種典型波

　　1.機(jī)械波，機(jī)械波簡(jiǎn)單講就是機(jī)械振動(dòng)得到傳播而形成的，所以機(jī)械波形成必須具備兩個(gè)條件(1)波源即振動(dòng)物體;(2)能夠傳播振動(dòng)的介質(zhì)

　　2.簡(jiǎn)諧波，簡(jiǎn)諧振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的波，其運(yùn)動(dòng)方程

　　相關(guān)等價(jià)的表達(dá)式見方框圖

　　注意要把它和振動(dòng)方程區(qū)別開，盡管形式相似但本質(zhì)不同。

　　3.電磁波(參看方框圖4.4)

　　電磁波的振動(dòng)源是指某些電磁物理量(電磁強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B)隨時(shí)間周期性變化所形成的電磁振動(dòng)，能夠形成這種電磁振蕩的最基本電路就是LC，回路見書P394圖10―1.

　　LC回路的周期和頻率

　　這種由LC回路的產(chǎn)生的振蕩必須在媒質(zhì)中得到傳播才能形成電磁波，但LC振蕩電路中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別集中在電容器和線圈中，無(wú)法向周圍媒質(zhì)傳播，因此必須對(duì)LC回路進(jìn)行修改，使之能獲得能量傳播的振蕩源，這就需要解決三個(gè)問(wèn)題：

　　1.電源補(bǔ)充能量

　　2.振蕩頻率要高

　　3.開放電路

　　按照上述三方面的改進(jìn)后的LC電路稱為振蕩偶極子，即電磁波波源。

　　形成的電磁波有什么特點(diǎn)呢?以及電磁波能量和相應(yīng)的電磁波波譜請(qǐng)大家參閱教材P378―381，或者選擇本課程精講部分。

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