2019一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師基礎(chǔ)物理考點(diǎn)：波的疊加原理、波的干涉、駐波

1、波的疊加原理

當(dāng)幾列波在介質(zhì)中某點(diǎn)處相遇時(shí)，該處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是各列波單獨(dú)存在時(shí)的振動(dòng)的合成。

通常在波的強(qiáng)度不很大的情況下，波的疊加原理一般都適用。

2、波的干涉

兩列振動(dòng)方向相同，頻率相同，位相差恒定的波，在同一介質(zhì)中傳播，在相遇時(shí)會(huì)出現(xiàn)介質(zhì)中有些質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)，有些質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為波的干涉。能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的波稱(chēng)為相干波，它們的波源稱(chēng)為相干波源。

3.駐波

兩列振幅相同的相干波,在同一直線(xiàn)上沿相反方向傳播疊加而成的波稱(chēng)為駐波。它是干涉現(xiàn)象的一種特例。

(1)駐波的特征

駐波的特征是沒(méi)有振動(dòng)狀態(tài)(即位相)的傳播;波線(xiàn)上各點(diǎn)在振動(dòng)時(shí),波形駐定不動(dòng),因而沒(méi)有能量的傳播。其中那些振幅為零,即始終靜止不動(dòng)的點(diǎn)稱(chēng)為波節(jié),那些振幅最大的點(diǎn)稱(chēng)為波腹,其余各點(diǎn)以不同的振幅在各自的平衡位置附近振動(dòng)。相鄰兩波節(jié)之間各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是同位相的;而一個(gè)波節(jié)兩側(cè)的各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是反位相的。相鄰兩波節(jié)(或波腹)間的距離等于半波長(zhǎng)。利用此特點(diǎn)可以測(cè)定波長(zhǎng)。

(2)半波損失

當(dāng)波由介質(zhì)1 (密度為ρ1,波速為ul)垂直入射到介質(zhì)2 (密度為ρ2,波速為u2) , 并在分界面上反射時(shí),若ρ1ul«ρ2u2,可以認(rèn)為:波從波疏介質(zhì)射向波密介質(zhì)并在界面上 反射時(shí),反射點(diǎn)為波節(jié),表明反射波和入射波的位相差為π,這相當(dāng)于半波長(zhǎng)的波程差, 故形象地稱(chēng)為半波損失;若ρ1ul»ρ2u2,可以認(rèn)為:波從波密介質(zhì)射向波疏介質(zhì)而在界面 上反射,反射點(diǎn)為波腹,這時(shí)不存在半波損失。今后,我們對(duì)波在兩種介質(zhì)分界面上反射 的情況,如無(wú)特殊說(shuō)明,均按上述結(jié)論處理。

(3)固定端反射和自由端反射

當(dāng)入射波入射至介質(zhì)1和介質(zhì)2交界面上的某一固定點(diǎn)，波在此固定點(diǎn)產(chǎn)生全反射并形成駐波的波節(jié)，說(shuō)明入射波與反射波在該點(diǎn)處相位差為π。反射波在該固定端有半波損失。而當(dāng)入射波入射至介質(zhì)1和介質(zhì)2界面上某點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)不受任何外力產(chǎn)生全反射，并進(jìn)而形成波腹，說(shuō)明入射波與反射波位相相同，稱(chēng)為自由端反射。