文档介绍：第二章地震波
断层破裂激发地震波,引起地震动。地震波是地震学和工程地震学研究的基本现象。主要依据地震波的观测和分析,人类了解了地球内部构造并确定地震发生位置和地震震级;基于强地震动的观测和研究,得以确定工程结构的地震动输入。
第二章地震第二章地震波
断层破裂激发地震波,引起地震动。地震波是地震学和工程地震学研究的基本现象。主要依据地震波的观测和分析,人类了解了地球内部构造并确定地震发生位置和地震震级;基于强地震动的观测和研究,得以确定工程结构的地震动输入。
第二章地震波
第一节波的性质简述
第二节地震波
第三节地震波的类型
第四节地震波的波序
波动是振动的传播过程。
机械波:机械振动在介质中的传播过程。
电磁波:变化的电场和变化的磁场在空
间的传播过程。
第一节波的性质简述
弹性介质
注:波动是波源的振动状态或振动能量在介质中
的传播,介质的质点并不随波前进。
波源
产生机械振动的振源
传播机械振动的介质
横波:质点的振动方向和波的传播方向垂直。
注:在固体中可以传播横波或纵波,在液体、
气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。
纵波:质点的振动方向和波的传播方向平行。
振动方向
传播方向
波谷
波峰
波密
波疏
当波源作简谐振动时,介质中各个质点也作简谐振动,这时的波动称为简谐波(正弦波或余弦波)。
纵波和横波的传播过程:
波线:沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线
的指向表示波的传播方向。
波阵面:在波动过程中,把振动相位相同的点连成的面(简称波面)。
波前:在任何时刻,波面有无数多个,最前方的波面即是波前。波前只有一个。
平面波:波面为平面
球面波:波面为球面
柱面波:波面为柱面
波阵面和波射线
平面波
球面波
波
线
波
阵
面
波阵
面
波
线
1、在各向同性介质中传播时,波线和波阵面垂直。
注:
2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份,都可视为平面波。
球面波、柱面波的形成过程:
波阵面和波射线
频率和周期只决定于波源,和介质种类无关。
频率:周期的倒数。
周期:传播一个波长距离所用的时间。
波长:在同一条波线上,相差为的质点间的距离。
波速、周期和波长之间存在如下关系:
—波速
—周期
—波长
—频率
波长、频率和波速之间的关系
个
当波长远大于介质分子间的距离时,宏观上介质可视为是连续的;若波长小到分子间距尺度时,介质不再具备连续性,此时不能传播弹性波。
波数k也是常用的描述波动的参数,定义为2π长度中所包含的波长λ的个数。
练****题
1、太平洋上有一次形成的洋波速度为740km/h,波长为300km,这种洋波的频率是多少?波数是多少?
2、据报到,1976年唐山大地震时,当地某居民曾被猛地向上抛起2m高,设地震横波为简谐波,且频率为1Hz,波速为3km/s,它的波长多大,振幅多大?
我们见到的波动很少是单频率的,它们通常是不同频率波动的混合。
在更多的情况下,尽管一种特定的波并不是单一频率的,在这种波的波谱中却有一个或几个起主要作用的优势频率。对于光波来说,不同的优势频率决定了不同的颜色,而对于声波来说,不同的优势频率决定了不同的音调。当涉及频率或周期的时候,我们指的一般都是这种优势频率或优势周期。
我们可以用波前来描述波的传播。在高频近似的情况下,我们也可以使用波射线来描述波的传播。这种情况与在光学中所见到的情形是相似的:在那里,我们可以使用光线来描述光波的传播,光线不仅能描述光的传播,而且还可以很好地描述光在不同介质的分界面上的反射和折射。但是,如果涉及到光波的干涉、散射和衍散,那么光线的概念就不再适用,我们还得回到光波的概念。
波动基本性质
波在传播介质的界面上能产生反射和折射
弹性波叠加时遵守波的叠加原理
两束或两束以上的同频波叠加时能产生干涉现象;能量汇集形成驻波
弹性波在传播过程中遇到障碍物边缘或孔洞时将发生弯折现象,称为波的绕射(衍射);
某些波具有偏振现象,既传播介质质点的振动发生在垂直于传播方向的平面内
波在传播过程中会有幅值衰减的现象。
波的干涉
波的绕射(衍射)
主要简化和基本理论
1、地震波的复杂性
地震激发的机械波大部分在固体地球中传播,因此既有纵波又有横波,这比声波和电磁波更为复杂。
地球是个有界体,内外物质的力学性质差别是很大的。对于地震波的传播而言,地球表面是个尖锐的界面;地球内部的化学成分、力学性质(密度、弹性参数等)是不均匀的,因此也形成许多界面(地震学中称为间断面)或梯度区。纵、横波在这些间断面上发生反射、折射、波型转换、散射以及衍射,使叠加在一起形成的总波场变