波长、频率和波速2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关,波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。,波长则决定于,v,和,T,。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。,1,波速由什么决定？,2,频率由什么决定？,3,波长由什么决定？,五、波长、周期、波速的,决定,关系,关于波速说法错误的有（）,A,波速由介质和波源共同决定,B,提高振源频率，波的传播速度将增大,C,同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快,D,频率大的声波在空气中传播的波长越短,E,波速反映了介质中质点振动的快慢,F,波速反映了振动在介质中传播的快慢,ABCE,一列横波沿直线传播，在传播方向上有,A,、,B,两点，相距,1.2m,，当波刚好到达,B,点时开始计时，已知,4,秒内，,A,位置的质点完成,8,次全振动，,B,位置质点完成,10,次全振动。这列波的波长为多少？频率为多少？速度为多少？,波长,=0.6m,频率,f,=2.5Hz,波速,v,=1.5m/s,一列简谐横波沿,x,轴传播，,t,=0,时刻的波形如图实线所示，经过,t,=0.05s,后的波形如图虚线所示。已知,t,小于一个周期，则（）,A,这列波的波长是,4m,B,这列波的振幅是,0.4m,C,这列波的波速一定是,20m/s,D,这列波的频率可能是,15,H,z,AD,一、波长,在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的两相邻质点间的距离叫做,波的波长,用,表示。,例如声波在,15,0,C,的空气中的传播速度为,340m/s,，在水中的传播速度为,1450m/s,，而在钢铁中的速度达到,4900m/s,1,关于振动和波的关系，下面哪句话正确,(),A,有机械波必有机械振动,B,有机械振动必有机械波,C,某振源产生的波的频率一定与该振源的频率相同,D,振源的振动速度和波速是一样的,2,关于波长的说法正确的是,(),A,波长等于一周期内，振动在媒质中的传播距离,B,波长等于两个相邻的振动方向总是相同的质点间距离,C,波长等于两个相邻的振动方向总是相反的质点间距离,D,波长等于两个相邻的振动方向总是相反的质点间距离的,2,倍,AC,AB,3,如图所示为一简谐横波在,t,1,=0,时的波图，振源的振动周期为,0.4s,，则,t,1,=0,到,t,2,=2.5s,的时间内，质点,M,通过路程是,，位移是,1.25m,5cm,或,-5cm,y/cm,0.2,0.4,0.6,0.8,O,-5,5,x/m,M,八、超声波及其应用结束,人耳最高只能感觉到大约,2020000Hz,的声波,，振动频率低于,20Hz,的声波称为,次声,，振动频率高于,20kHz,的声波称为,超声波,，次声和超声波是一种听不见的声波由于超声波不能直接被人们所听见，因此对于它的发现和认识也是比较晚的，超声波的发展历史大概仅有,100,年左右由于它具有许多独到之处和优点，因此，在其崭露头角的不久就得到了许多应用，并迅速地发展成为一门新兴的边缘学科,超声学,超声波主要的两个特点：,1,、波长短,2,、功率大,1,、波长短,顾名思义，超声波的频率超过声波的频率，在,20kHz,以上，目前使用的超声波从,20kHz,到几十兆赫，频率很高，亦即波长很短,例如，水下通讯、探测声纳、超声诊断、超声成像以及在液体中使用的超声波，其波长为,15cm,1.5cm,；,金属超声探伤所用的波长为,1.2cm,0.4cm,；,在气体中使用的超声波（如用于空气净化、气象监测以及捕集悬浮微粒等），所用的波长为,17cm,7cm,，同无线电波相比相当于超高频（,SHF,）到极高频（,EHF,）频段，近年来还开始使用波长更短的超声波，其频率在,10MHz,以上，其波长只有几十微米，已接近可见光的波长了,超声波的一些物理性质,（,1,）超声波的,传播类似于光线,，遵循几何光学的规律，具有反射、折射现象，也能聚焦可以利用这些性质进行测量、定位、探伤和加工处理等（,2,）超声波的波长很短，与发射器、接收器的几何尺寸相当，由发射器发射出来的超声波不向四面八方发散，而成为,方向性很强的波束,，波长愈短方向性愈强，因此超声用于探伤、水下探测，有很高的分辨能力，能分辨出非常微小的缺陷或物体（,3,）能够产生,窄的脉冲为了提高探测精度和分辨率,要求探测信号的脉冲极窄，但是一般脉冲宽度是波长的几倍（如要产生更窄的脉冲在技术上是有困难的），超声波波长短，因此可以作为窄脉冲的信号发生器,2,、,功率大,（,1,）,超声波能够产生并传递强大的能量,声波作用于物体时，物体的分子也要随着运动，其振动频率和作用的声波频率一样，频率越高，分子运动速度越快，物体获得的能量正比于分子运动速度的平方超声频率高，故可以给出大的功率例如，振幅相同的,1MHz,超声波比,1kHz,的声波的能量大,100,万倍（,2,）,在液体中能产生空化现象,液体承受压力的能力是很强的（如水压机中的水能承受几百个大气压），但是液体对拉力的反应很敏感当超声波作用于液体介质时，在振动处于稀疏状态时，液体会被撕裂成很多的小空穴，这些小空穴瞬间就会闭合，小空穴闭合时能产生高达几千个大气压的瞬时压力和高达几千摄氏度的高温，这一现象称为空化这种空化现象可用于超声清洗、超声加速化学反应、超声乳化、超声粉碎等技术中（,3,）,能够聚焦,超声波的聚焦可以使用凹面镜和声学棱镜，此外还有把发射表面作成像雷达抛物面天线的形状进行聚焦。聚焦的能量可达上万瓦每平方厘米，能在水中产生,120,个大气压的压力变化,蝙蝠能在漆黑的夜晚自由自在地飞行，在丛林中飞行不会撞到树上，在山洞中飞行也不会撞到岩石上，而且还能在漆黑的夜晚捕捉到猎物大部分人都认为蝙蝠有一双能够适应漆黑的夜晚的眼睛当时有一个意大利的科学家，他对人们的这一共识有所怀疑，于是，他做了一次试验在一间漆黑的房子里，挂了许多绳子，在绳子上系一些铃铛他把蝙蝠的眼睛蒙住，然后放飞结果蝙蝠仍能在漆黑的房子中自由地飞行，而且一点也碰不到绳子，铃铛不响这一实验表明，蝙蝠在夜间飞行，并不是因为有一双明亮的能看穿黑夜的眼睛既然这样，那么蝙蝠是靠什么在夜间飞行的呢？他又做了另一次试验，这一次，不是把蝙蝠的眼睛蒙住，而是把蝙蝠的耳朵塞住，让蝙蝠在房间里飞结果是，房间里的铃声大作，被塞住耳朵的蝙蝠就像一个无头苍蝇一样，到处碰壁这个实验说明，蝙蝠在夜间的飞行是靠耳朵听，而不是靠眼睛看,既然蝙蝠在夜间飞行是依靠耳朵听，那么相对第一次试验来说，绳子和铃铛又不会发声，蝙蝠是怎样听的呢？这一个问题当时无法解释大概过了二百年，这一问题才被弄明白原来蝙蝠在飞行的过程中，会不断地发出一系列人耳听不到的超声波脉冲，这些脉冲遇到障碍物会反射回来，蝙蝠用耳朵听到这些反射声时就会判断出障碍物在什么地方，从而能够及时地避开障碍物另外，蝙蝠通过对反射声的识别，还能够判断出反射体是障碍物还是猎物，从而能够避开障碍物，捕捉猎物从这一点来说，人类所研制的声纳设备无论怎么先进，也比不上蝙蝠的声纳系统除此以外，海豚也是利用超声在大海里游泳和捕食的,五,波的多解问题,造成波动问题多解的主要因素有,:,1.,周期性,(1),时间周期性,:,时间间隔,t,与周期,T,的关系不明确,.,(2),空间的周期性,:,波传播距离,x,与波长,的关系不明确,.,例,1:,对机械波关于公式,v=,f,下列说法正确的是,(),A.v,=,f,适用于一切波,B.,由,v=,f,知,f,增大,则波速,v,也增大,C.V,、,、,f,三个量中,对同一波来说,在不同介质中传播时保持不变的只有,f,D.,由,v=,f,知,波长是,4 m,的声波为波长是,2 m,的声波传播速度的,2,倍,答案,:AC,解析,:v=,f,适用于一切波,公式中,v,、,f,都有其特定的决定因素,但对波,v=,f,关系不会变,因此介质决定机械波波速,波源决定频率的同时,也决定了波长,.,所以,A,选项正确,BD,选项错误,C,选项正确,.,巩固练习,1,一列机械波从一种介质进入另一种介质时,波速变大,则下列说法正确的是,(),A.,由,v=/T,可知,波长也变大,B.,由,v=/T,可知,周期变小,C.,由,v=,f,可知,可能波长,变小而频率变得更大,D.,由,v=,f,可知,可能是频率,f,变小,而波长变得更大,解析,:,机械波从一种介质进入到另一种介质,频率和周期是不变的,频率和周期是由波源决定的,与介质无关,故,BCD,选项错误,.,答案,:A,例2关于波速说法错误的有（）,A波速由介质和波源共同决定,B提高振源频率，波的传播速度将增大,C同时在空气中传播两列声波，波长较大的,声波传播较快,D频率大的声波在空气中传播的波长越短,E 波速反映了介质中质点振动的快慢,F 波速反映了振动在介质中传播的快慢,ABCE,例3关于,v,=,f,和,v,=/,T,说法正确的是（）,A它们适用于一切波（包括电磁波、光波）,B同一列波在传播过程中，从一种介质进入另,一种介质时保持不变的只有,f,C由,v,=,f,可以看出，波速与频率成正比,AB,例6一列简谐横波沿,x,轴传播，,t,=0时刻的波形如,图实线所示，经过,t,=0.05s后的波形如图虚线所,示。已知,t,小于一个周期，则（）,A这列波的波长是4m,B这列波的振幅是0.4m,C这列波的波速一定是20m/s,D这列波的频率可能是15,H,z,波可能向右传，也可能向左传，又因为,t,小于一个周期，所0.05s=1/4T或0.05s=3/4T,解析：,由图可知波长=4m，振幅等于0.2m,所以频率,f,=5Hz或15Hz，由,v,=,f,可知,v,=20m/s或60m/s,AD,例6某列波沿,x,轴正方向传播，,t,=0时的波形图如图所示，已知在,t,=0.6秒时,A,点正好第三次出现波峰，则波的周期为多少？波传到P点所需的时间为多少？,P,点什么时候第一次出现波峰？,当第一个波峰平移到,P,点时，,P,点第一次出现波峰，而第一个波峰距,P,点,S,2,=4.5,m,。,P,点第一次出现波峰的时间为,t,2,=,S,2,/,v,=0.675s,6解析,：由图可知波长=2,m,。,t,=0时,A,点第一次出现波峰，第三个波峰传播过来须两个周期的时间，所以周期,T,=,t,/2=0.3s,波传到,P,点是指波前传到,P,点，此时波前距,P,点,S,1,=3,m,。所以波传到,P,点的时间为,t,1,=,S,1,/,v=,0.45s,所以波速,v,=,/,T=,20/3,m,/,s,如图为一列沿,x,轴正方向传播的简谐横波在,t=0,时的波形,.,当,R,点在,t=0,时的振动状态传到,S,点时,PR,范围内（含,P,、,R,）有一些质点正在向,y,轴负方向运动,这些质点的,x,坐标取值,()A.2 cmx4 cmB.2 cm,x,4cmC.2,cmx,3 cmD.2 cm,x3 cm,C,设空气中某列声波的周期是,1ms,（,1ms,110,3,s,）,它的频率是多少？它的波长是多少？如果这个声波在水中传播，它的波长是变长还是变短？（设空气中的声波是,340m/s,，水中的声速是,1500m/s,）,在空气中的波长,=0.34m,变长，在水中的波长,=1.5m,