招教考試物理專業考點解密之機械波

 

1.機械波的形成

機械振動在介質中的傳播叫機械波，形成機械波要有機械振動做為波源，還要有傳播機械波的介質，機械波是通過介質將振動的形式和能量傳播出去，波源和介質是形成機械波的必要條件。

機械波傳播的是波源的運動形式和波源提供的能量，介質中的各個質點並沒有隨波遷移。從局部看，介質中的各個質點都在各自的平衡位置附近振動，從整體看，介質中距波源較近的質點先振動，並且帶動距波源較遠的質點隨之振動，向外傳播波源的運動形式和波源提供的能量。介質中的各質點都做受迫振動，所以介質中各質點振動的周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同，這個周期和頻率就叫做機械波的周期和頻率，波的傳播是需要時間的，在波傳播過程中，介質中各個質點振動的周期和頻率是相同的，但它們振動的步調不同，在波傳播方向上後面的質點總是追隨前面質點的振動，其步調總比前面質點滯後一些。

機械波分橫波和縱波兩種，介質中各質點振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波，介質中各質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波。

2.描述波的物理量──波長，周期(頻率)和波速

波長的意義可從兩個角度去理解，反映了研究波的兩種方法，從振動的角度來講，兩個相鄰的，在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離叫波長，如相鄰的兩個波峰或波谷間的距離就是一個波長，從波傳播的角度來講，振動在一個周期裡在介質中傳播的距離等於一個波長。

波的周期和頻率就是介質中各個點振動的周期和頻率，它等于波源的周期和頻率，波的周期和頻率與波傳播的介質無關並在波傳播過程中保持不變。

波傳播振動這種運動形式，某一時刻，介質中的A點處在波峰(或振動的某一位置)，隨著波的傳播，可以看到波峰沿著波的傳播方向移動，經過一段時間介質B點達到波峰，即振動由A傳到B點，波傳播的距離和所有時間的比叫波速。

由波長意義可以得出波的公式：v=λ/T=λf，它是表示波傳播規律的一個基本公式，在機械波中，波的周期和頻率由根源的周期和頻率決定，在波傳播過程中是不變的，波速是由介質的性質決定的，不同介質波速不同。波從一種介質進入另一種介質時，周期和頻率不變，波長與波在介質中的波正比。