機(jī)械波：機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程叫機(jī)械波。[1]
1.要有做機(jī)械振動的物體作為波源。
2.是要有能夠傳播機(jī)械振動的介質(zhì)。[1]
1、機(jī)械振動在媒質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波。產(chǎn)生機(jī)械波首先要有作機(jī)械振動的物體,亦即波源; 其次要有能夠傳播這種機(jī)械振動的媒質(zhì),只有通過媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,才可能把機(jī)械振動向外傳播。例如,人發(fā)出的聲波是機(jī)械波,聲帶是波源,空氣是傳播機(jī)械振動的媒質(zhì)。
2、一類是由于紡紗機(jī)械上與牽伸有關(guān)的旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不正常而造成的周期性變異,稱為機(jī)械波,在波譜圖上表現(xiàn)為“煙筒”狀突起,如果當(dāng)PB>12時,則該機(jī)械波對織物外觀影響較大。
3、稱為機(jī)械波.這種波在波譜圖上表現(xiàn)為某波長的波幅突然升高.機(jī)械波的峰高超過該波長的基本波譜高度的50%時,將對織物產(chǎn)生不良影響。
4、造成紗條粗細(xì)不勻呈規(guī)則變化,這種現(xiàn)象稱為“機(jī)械波”.在波譜圖上機(jī)械波的基本波形為許多凸起長條構(gòu)成的平滑曲線,當(dāng)某一波長處有偶發(fā)性高凸起時為有害機(jī)械波俗稱“煙囪”。
5、音頻檢測基本原理：聲學(xué)測量原理機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程稱為機(jī)械波.聲波是機(jī)械波的一種是在彈性介質(zhì)中傳播的縱波其頻率在20～20000Hz范圍內(nèi)。[2]
機(jī)械振動產(chǎn)生機(jī)械波，機(jī)械波的傳遞一定要有介質(zhì),有機(jī)械振動但不一定有機(jī)械波產(chǎn)生。
波源也稱振源，指能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量，并能發(fā)出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機(jī)械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。
波源可以認(rèn)為是第一個開始振動的質(zhì)點(diǎn)，波源開始振動后，介質(zhì)中的其他質(zhì)點(diǎn)就以波源的頻率做受迫振動，波源的頻率等于波的頻率。
廣義的介質(zhì)可以是包含一種物質(zhì)的另一種物質(zhì)。在機(jī)械波中，介質(zhì)特指機(jī)械波借以傳播的物質(zhì)。僅有波源而沒有介質(zhì)時，機(jī)械波不會產(chǎn)生，例如，真空中的鬧鐘無法發(fā)出聲音。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速率是由介質(zhì)本身的固有性質(zhì)決定的。在不同介質(zhì)中，波速是不同的。
下表給出了0℃時，聲波在不同介質(zhì)的傳播速度，數(shù)據(jù)取自《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書-物理（選修3-4）》(2005年)[1]。單位v/m·s^-1
| 介質(zhì) | 空氣 | 純水 | 鹽水 | 橡膠 | 軟木 | 銅 | 鐵 |
| 波速 | 332 | 1490 | 1531 | 30--50 | 480 | 3800 | 4900 |
機(jī)械波在傳播過程中，每一個質(zhì)點(diǎn)都只做上下（左右）的簡諧振動，即，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨著機(jī)械波的傳播而前進(jìn)，例如：人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。
為了說明機(jī)械波在傳播時質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的特點(diǎn)，現(xiàn)以繩波（右圖）為例進(jìn)行介紹，其他形式的機(jī)械波同理。
繩波繩波是一種簡單的橫波，在日常生活中，我們拿起一根繩子的一端進(jìn)行一次抖動，就可以看見一個波形在繩子上傳播，如果連續(xù)不斷地進(jìn)行周期性上下抖動，就形成了繩波。
把繩分成許多小部分，每一小部分都看成一個質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩個質(zhì)點(diǎn)間，有彈力的相互作用。第一個質(zhì)點(diǎn)在外力作用下振動后，就會帶動第二個質(zhì)點(diǎn)振動，只是質(zhì)點(diǎn)二的振動比前者落后。這樣，前一個質(zhì)點(diǎn)的振動帶動后一個質(zhì)點(diǎn)的振動，依次帶動下去，振動也就發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播，從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點(diǎn)系上紅布條，我們還可以發(fā)現(xiàn)，紅布條只是在上下振動，并沒有隨波前進(jìn)。
由此，我們可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中的每個質(zhì)點(diǎn)，在波傳播時，都只做簡諧振動（可以是上下，也可以是左右），機(jī)械波可以看成是一種運(yùn)動形式的傳播，質(zhì)點(diǎn)本身不會沿著波的傳播方向移動?！?/p>
在機(jī)械波傳播的過程中，介質(zhì)里本來相對靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著機(jī)械波的傳播而發(fā)生振動，這表明這些質(zhì)點(diǎn)獲得了能量，這個能量是從波源通過前面的質(zhì)點(diǎn)依次傳來的。所以，機(jī)械波傳播的實(shí)質(zhì)是能量的傳播，這種能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用來發(fā)電，這是維持機(jī)械波（水波）傳播的能量轉(zhuǎn)化成了電能。
惠更斯原理(Huygens principle)，惠更斯原理用于解釋球面波和平面波的傳播，此外還可以解釋波的反射、衍射的現(xiàn)象。
在總結(jié)許多實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，荷蘭科學(xué)家惠更斯提出：介質(zhì)中波陣面上每一個點(diǎn)（有無數(shù)個）都可以看成一個新的波源，這些新的波源發(fā)出的子波。經(jīng)過一定時間后，這些子波的包絡(luò)面就構(gòu)成下一時刻的波面。
根據(jù)惠更斯原理，我們可以解釋球面波的波面是怎樣形成的，右上圖中，點(diǎn)波源O發(fā)出的波在t時刻的波面是一個球面S，該球面上每一個點(diǎn)都可以看成一個新的點(diǎn)波源，它們各自向前發(fā)出球面子波，下一時刻（t △t）新的波面S'，就是這些子波波面相切的包絡(luò)面；平面波同理。
惠更斯原理的局限
①沒有說明子波的強(qiáng)度分布問題；
②沒有說明波為什么只能向前傳播，而不向后傳播的問題。
后來，菲涅耳對惠更斯原理作了重要的補(bǔ)充，形成惠更斯-菲涅耳原理，這些缺陷才被克服。
隨著機(jī)械波的傳播，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)振動起來。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關(guān)系，可以把機(jī)械波分為橫波和縱波兩類。
橫波(transverse wave)
物理學(xué)中把質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直的波，稱作橫波。在橫波中，凸起的最高處稱為波峰，凹下的最低處稱為波谷。
繩波是常見的橫波。
縱波(longitudinal wave)
物理學(xué)中把質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波，稱作縱波。質(zhì)點(diǎn)在縱波傳播時來回振動，其中質(zhì)點(diǎn)分布最密集的地方稱為密部，質(zhì)點(diǎn)分布最稀疏的地方稱為疏部。
聲波是常見的縱波[1]。
如果在繩子波動的某個時刻拍下照片，就能得到該時刻的波形。這個波形是由同一時刻具有不同位移的繩上各質(zhì)點(diǎn)組成的。如果在波形上添加一個坐標(biāo)系，就可以得到該時刻這個波的圖像。用橫坐標(biāo)x表示沿波傳播方向上各個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，用縱坐標(biāo)y表示各個質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的大小，規(guī)定位移方向向上為正值。在坐標(biāo)平面上，以某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)的x、y值描出各對應(yīng)點(diǎn)，在用光滑的曲線連接起來，就得到該時刻波的圖像，也稱波形曲線或波形。在波的圖像上，通常用箭頭表示出波的傳播方向。
波形曲線與振動圖像有差別，振動圖像是振動物體在不同時刻的位移，而波形曲線則是一個特定時刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移。
波形曲線上，我們可以讀出同一時刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移、方向，以及波長、周期等物理量。
簡諧波的波形曲線簡諧波(simple harmonic wave)
如果介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，它所形成的波就是一種最基本、最簡單的波，稱為簡諧波，它的波形是正弦（或余弦）曲線。其他波可以看成是若干個簡諧波合成的[1]。
描述機(jī)械波的物理量同樣適用于電磁波，因此，這里“機(jī)械波”簡稱“波”
波長(wave length)
沿著波的傳播方向，兩個相鄰的、相對平衡位置的位移和振動方向總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離稱作波長，常用λ表示。在橫波中，波長等于“波峰-波峰”的長度或“波谷-波谷”的長度；在縱波中，波長等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的長度。
頻率與周期
波上任意一個質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動所需時間稱為周期，常用T表示；介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)每秒完成全振動的次數(shù)叫做波的頻率，常用f表示。頻率是周期的倒數(shù)。
波速(wave speed)
波速為波長和頻率的乘積（v=λf），表示波在的傳播速度。機(jī)械波在特定介質(zhì)中的傳播速度是固定的[1]。
機(jī)械波的物理性質(zhì)同樣適用于電磁波，因此，這里“機(jī)械波”簡稱“波”。
波的折射(refraction of wave)
在物理學(xué)中，我們把波在傳播過程中，由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為折射。
在波的折射中入射波的波線與法線的夾角稱為入射角，用i表示；折射波的波線與法線的夾角叫做折射角，用r表示。
折射定律
進(jìn)一步研究表明，波在發(fā)生折射時，入射角與折射角存在如下關(guān)系：
(sini)/(sinr)＝v1/v2＝λ1/λ2
v為波速；λ為波長
這一定律在光學(xué)中被稱作斯涅耳定律。
波的反射(reflection of wave)
在物理學(xué)中，把波遇到障礙時反射回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的反射。
反射定律
反射波線、入射波線和法線在同一平面內(nèi)，反射波線與入射波線分別位于法線兩側(cè)，入射角等于反射角。
波的干涉(interference of wave)
波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開。這種現(xiàn)象叫做波的干涉。
產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同或者有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時波上各個質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強(qiáng)或減弱的區(qū)域，因而不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成干涉圖樣。
兩列波的相干條件是：
①頻率相同
②振動方向相同
③相位相同或相位差恒定
波的疊加原理包含了兩點(diǎn)：
①各波源所激發(fā)的波可以在同一介質(zhì)中獨(dú)立地傳播，它們相遇后再分開，其傳播情況（頻率、波長、傳播方向、周相等）與未遇時相同，互不干擾，就好像其他波不存在一樣；
②在相遇區(qū)域里各點(diǎn)的振動是各個波在該點(diǎn)所引起的振動的矢量和。
波的衍射(diffraction of wave)
波的衍射衍射是波的特有現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。
①波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。
②觀察到明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。
③相對于波長而言，障礙物的線度越大衍射現(xiàn)象越不明顯，障礙物的線度越小衍射現(xiàn)象越明顯。
多普勒效應(yīng)參見：多普勒效應(yīng)
水波的多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)是為紀(jì)念奧地利物理學(xué)家及數(shù)學(xué)家克里斯琴·約翰·多普勒（Christian Johann Doppler）而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。多普勒認(rèn)為，物體輻射的波長因?yàn)楣庠春陀^測者的相對運(yùn)動而產(chǎn)生變化。在運(yùn)動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高 (藍(lán)移 (blue shift))。在運(yùn)動的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)。波長變得較長，頻率變得較低 (紅移 (red shift))。波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大。根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運(yùn)動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運(yùn)動的速度。除非波源的速度非常接近光速，否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現(xiàn)象 (包括光波) 都存在多普勒效應(yīng)。[3][4]
聯(lián)系客服
