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大学物理学(上册):横波与纵波解析

时间:2023-11-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果在波动中,质点的振动方向和波的传播方向垂直,这种波称为横波.如图6.1(a)所示,绳子的一端固定,另一端在手中并不停地上下抖动,绳子各部分质点就依次上下振动,形成一个接一个的凸起(称为波峰)和凹陷(波谷),并由近及远地沿着绳子传播开去,形成绳子上的横波.如果在波动中,质点的振动方向和波的传播方向平行,这种波称为纵波.如图6.1(b)所示,将一根长弹簧水平放置,在其一端用手压缩或拉伸一下,使其端

大学物理学(上册):横波与纵波解析

如果在波动中,质点的振动方向和波的传播方向垂直,这种波称为横波.如图6.1(a)所示,绳子的一端固定,另一端在手中并不停地上下抖动,绳子各部分质点就依次上下振动,形成一个接一个的凸起(称为波峰)和凹陷(波谷),并由近及远地沿着绳子传播开去,形成绳子上的横波.如果在波动中,质点的振动方向和波的传播方向平行,这种波称为纵波.如图6.1(b)所示,将一根长弹簧水平放置,在其一端用手压缩或拉伸一下,使其端部沿弹簧的长度方向振动.由于弹簧之间弹性力的作用,端部的振动带动了其相邻部分的振动,而相邻部分又带动它附近部分的振动,因此弹簧各部分将相继振动起来,表现为弹簧圈的稠密和稀疏变化,形成弹簧上的纵波.对于纵波,除了质点的振动方向平行于波的传播方向这一点与横波不同,其他性质与横波无根本性差异,所以对横波的讨论也适用于纵波.

固体的弹性既表现在当固体发生长度变化或体积变化时能够产生相应的压应力和张应力,也表现在当固体发生剪切时能够产生相应剪应力.所以,在固体中,无论质点之间相对疏远或靠近,还是相邻两层之间发生相对错动,都能产生相应的弹性力使质点返回平衡位置.这样,固体既能够产生和传播纵波,也能够产生和传播横波.流体的弹性只表现在当流体发生体积变化时能够产生相应的压应力和张应力,而当流体发生剪切时却不能产生相应的剪应力.这样,流体只能产生和传播纵波.

有些波既不是纯粹的横波,也不是纯粹的纵波,例如地震波.在地震时,既有上下振动的横波也有左右振动的纵波.另外,对于液体的表面波而言,当波通过液体表面时,液体质元既有与波传播方向垂直的上下振动,又有与波传播方向平行的运动.

横波和纵波是机械波中两种最基本、最简单的波动形式,任何复杂的机械波都可以看作若干个横波或纵波的合成.(www.xing528.com)

图6.1 横波与纵波

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