第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念波动是振动的传播过程,
振动是激发波动的波源,
机械波电磁波波动机械振动在 弹性 介质中的传播,
交变电磁场在空间的传播,
两类波的不同之处
机械波的传播需有传播振动的介质 ;
电磁波的传播可不需介质,
能量传播
反射
折射
干涉
衍射两类波的共同特征第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念波源介质
+ 弹性作用机械波一 机械波的形成产生条件,1）波源； 2）弹性介质,
波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播,注意机械波：机械振动在弹性介质中的传播,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念横波：质点振动方向与波的传播方向相 垂直 的波,
（仅在固体中传播 ）
二 横波与纵波
特征：具有交替出现的波峰和波谷,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念纵波：质点振动方向与波的传播方向互相 平行 的波,
（可在固体、液体和气体中传播）
特征：具有交替出现的密部和疏部,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念三 波长 波的周期和频率 波速
波长,沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度,
π2
O
yA
A-
u
x
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念
周期,波前进一个波长的距离所需要的时间,
T
T1
T
u Tuu
频率,周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目,?
波速,波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）,
u
注意 周期或频率只决定于波源的振动 !波速只决定于媒质的性质！
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念波速 与介质的性质有关,为介质的密度,u?
如声音的传播速度
sm4 0 0 0
sm3 4 3
空气，常温左右,混凝土
Gu?
Eu?
K
u?
横 波固体纵 波液、气体切变 模量弹性 模量体积 模量第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念四 波线 波面 波前
*
球 面 波 平 面 波波前波面波线第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念例 1 在室温下，已知空气中的声速 为 340 m/s，
水中的声速 为 1450 m/s,求频率为 200 Hz和 2000 Hz
的声波在空气中和水中的波长各为多少？
1u
2u
m7.1
Hz2 0 0
sm3 4 0 1
1
1
1?
-
u m17.0
2
1
2
u
m25.7
Hz200
sm1450 1
1
2
1?
-
u m725.0
2
2
2
u
在水中的波长解 由,频率为 200 Hz和 2000 Hz 的声波在
u?
空气中的波长第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念解 （ 1）气体中纵波的速度?Ku?
V
pVK
d
d-?
常量pV 0dd1- pVVpV
V
p
V
p?-?
d
d pKpu?
RT
Mp由理想气体状态方程 MRTu
例 2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程,
（ 1） 视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为,与温度 T 的关系为,
式中 为气体摩尔热容之比,为密度,R为摩尔气体常数,M 为摩尔质量,
pu? MRTu
u p
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念解 （ 2）由（ 1）RTu?
1
2
1
sm3 3 1
m o lkg1089.2
)K2 7 3)(Km o lJ31.8(4.1 -
-
-
u
1
2
1
sm34 3m olkg1089.2 )K29 3)(Km olJ31.8(4.1 --
-
u
例 2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程,
（ 1） 视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为,与温度 T 的关系为,
暗 （ 2） 求 0 ℃ 和 20℃ 时,空气中的声速,（空气
pu? MRTu
,4.1
m o lkg1089.2 2 -M ）
u p
振动是激发波动的波源,
机械波电磁波波动机械振动在 弹性 介质中的传播,
交变电磁场在空间的传播,
两类波的不同之处
机械波的传播需有传播振动的介质 ;
电磁波的传播可不需介质,
能量传播
反射
折射
干涉
衍射两类波的共同特征第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念波源介质
+ 弹性作用机械波一 机械波的形成产生条件,1）波源； 2）弹性介质,
波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播,注意机械波：机械振动在弹性介质中的传播,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念横波：质点振动方向与波的传播方向相 垂直 的波,
（仅在固体中传播 ）
二 横波与纵波
特征：具有交替出现的波峰和波谷,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念纵波：质点振动方向与波的传播方向互相 平行 的波,
（可在固体、液体和气体中传播）
特征：具有交替出现的密部和疏部,
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念三 波长 波的周期和频率 波速
波长,沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度,
π2
O
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第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念
周期,波前进一个波长的距离所需要的时间,
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频率,周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目,?
波速,波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）,
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注意 周期或频率只决定于波源的振动 !波速只决定于媒质的性质！
第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念波速 与介质的性质有关,为介质的密度,u?
如声音的传播速度
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空气，常温左右,混凝土
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横 波固体纵 波液、气体切变 模量弹性 模量体积 模量第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念四 波线 波面 波前
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球 面 波 平 面 波波前波面波线第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念例 1 在室温下，已知空气中的声速 为 340 m/s，
水中的声速 为 1450 m/s,求频率为 200 Hz和 2000 Hz
的声波在空气中和水中的波长各为多少？
1u
2u
m7.1
Hz2 0 0
sm3 4 0 1
1
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在水中的波长解 由,频率为 200 Hz和 2000 Hz 的声波在
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空气中的波长第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念解 （ 1）气体中纵波的速度?Ku?
V
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V
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Mp由理想气体状态方程 MRTu
例 2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程,
（ 1） 视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为,与温度 T 的关系为,
式中 为气体摩尔热容之比,为密度,R为摩尔气体常数,M 为摩尔质量,
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第十五章 机械波15 – 1 机械波的几个概念解 （ 2）由（ 1）RTu?
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)K2 7 3)(Km o lJ31.8(4.1 -
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例 2 假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程,
（ 1） 视空气为理想气体，试证声速 与压强 的关系为,与温度 T 的关系为,
暗 （ 2） 求 0 ℃ 和 20℃ 时,空气中的声速,（空气
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