文档介绍：机械波的产生和传播演示文稿
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优选机械波的产生和传播
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当波在介质中传播时，介质中的质元并不随波逐流，它们仅在平衡位置附近振动。
波是与振动密切关联的。
例如由南太平洋风暴元振动方向与波传播方向相互平行的波
空气（或任何流体）中的声波是一种纵波。
有些波既有横波分量同时也具有纵波分量。
混合波：
例如水面波、地震波等
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按照传播的空间维数分：一维波（沿弦线）、二维波（表面波）和三维波；
按波源扰动的方式分：脉冲波、持续波；
按波传播过程中波面形状分：平面波、球面波、柱面波等。
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尽管各种类型波的性质不同，但它们有相似的波动微分方程和波函数，且都具有波动特有的现象，如折射、反射、干涉和衍射等。
量子论揭示，波动不仅存在于宏观世界，甚至于单个的电子、质子、中子等微观粒子，它们也具有波的性质，称之为物质波。不过，物质波与宏观世界中的波有完全不同的本质。
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四、波场、波线和波面
波场—波传播的空间区域
波阵面—波场中某时刻振动相位相同的点构成的曲面
波前—某时刻波源最初的振动状态传到的波面
波线（波射线）—代表波传播方向的射线
各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。
沿波线方向各质点的振动相位依次落后。
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波线
波面
波面
波线
平面波
球面波
波面
波线
波线
波面
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在均匀、无吸收的介质中，当波源作简谐振动时形成的波即为简谐波。
简谐波是一种最简单、最基本的波，任何复杂的波都可以看成若干个简谐波叠加而成。
简谐波是一种理想化的模型。严格的简谐波是无法实现的。
平面简谐波：波阵面是平面的简谐波
球面简谐波：波阵面是球面。
五、简谐波(simple harmonic wave)
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在宏观上，可将气体、液体或固体当作连续体，其体内各个相邻的质元间以弹性力维系着。
形成机械波要具备两个条件：波源、弹性介质。
光波（电磁波）可以在真空中传播。
一、机械波产生的条件
11-2 机械波的产生和传播
当任一质元在外界作用下偏离平衡位置时，邻近质元对其作用的弹性回复力就会使它发生振动；同时这些邻近质元又受到该质元及其它邻近质元的弹性力作用，也会振动起来。
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于是振动相互耦合，由近及远、由此及彼地传播开去，形成机械波。
机械波向外传播的是波源（及各质点）的振动状态和能量。
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波动是振动状态的传递，担负机械振动状态传递职能的是弹性介质，即弹性体。
杨氏模量 Y
切变模量 G
容变模量 B
Y、G、B都由介质本身的性质决定，一般由实验测定。
描述弹性性质的物理量是弹性模量。
二、弹性介质
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*物体的弹性形变
物体在一定限度的外力作用下形状和体积发生改变，当外力撤去后，物体的形状和体积能完全恢复原状的形变。
①长变
称为应变或胁变
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在弹性限度范围内，应力与应变成正比
② 切变
相对面发生相对滑移
–切变的应变或胁变
Y 称为杨氏模量
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在弹性限度范围内，应力与应变成正比
③ 容变
在弹性限度范围内，
压强的改变与容变应变的大小成正比。
容变的应变
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如果波动中使介质各部分振动的回复力是弹性力，则称为弹性波。
弹性力：正弹性力(压、张弹性力)
切弹性力；
由于液体和气体弹性介质中不会发生切变，因而没有切弹性力，所以横波不能在液体或气体中传播。而固体介质则能发生切变，产生切弹性力，所以横波可以在固体介质中传播。
弹性介质都可产生容变，所以纵波可以在固体、液体、气体中传播。
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探测地球内部的构造，最重要的方法是利用地震波（当代最深的钻孔也只有 10 km 的量级）。
在短暂的作用下，地球介质可以看成弹性体。当地内发生任何扰动时，例如地震或人工爆破，一部分能量以弹性波的形式传播出去。
人工地震波 探测地球内部的构造
P波、S波
P波
震源
表面波
地幔
内核
在 2900 km 的深度上，地震波的纵波（P 波）速度陡然下降；横波（S 波）消失。
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以这个间断为界
2900 km 以上叫地幔，
2900 km 以下叫地核。
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