最后更新: 2025-05-13 20:47 查看: 277 次反馈能力测评会员8.2元/月赞助

机械波的图像与描述

## 波的图像
我们以横波为例。通过观察波在弹性绳中的传播，可以发现横波沿绳传播的过程中，绳的形状每时每刻都在变化，波峰与波谷互相间隔的波形由近及远地沿着绳传播。此时，若拍一张照片就能记录下该时刻的波形，如图 3–9 （a）、（b）所示。波形描述了某一时刻介质中所有质点的位置，即所有质点相对其平衡位置的位移，是介质运动的整体表现。

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图 3–9  绳波的波形与波形图

用横坐标 x 表示波的传播方向上各个质点的平衡位置坐标，用纵坐标 y 表示某时刻各质点相对平衡位置的位移，由此可得介质中各质点的位置坐标，这些点的集合就是这个时刻波的图像，称为波形图。图 3–9（c）所示即为某时刻绳波的波形图。

当波沿某一方向传播时，后一时刻的波形可视为前一时刻的波形沿传播方向的平移，而平移的距离就是波在这两个时刻之间传播的距离。

## 描述波的物理量
当机械波在介质中沿某一确定方向传播时，由于介质中的质点都做与波源相同的振动，各质点具有与波源相同的振幅、周期或频率。波源的振幅、周期或频率就是该波的振幅、周期或频率。波的周期是介质中任意一个质点完成一次全振动所需要的时间，用符号T 表示，单位是秒（s）。波的频率是介质中任意一个质点完成全振动的次数与所用时间之比，用符号 f 表示，单位是赫兹（Hz）。周期和频率互为倒数，即 T = 
 
。

如图 3–10 所示为一列横波在不同时刻的波形。1 ~ 19 为介质中间隔相等的质点。当质点 1 振动一个周期完成一次全振动时波刚好传到质点 13，质点 13 开始振动。此后两者的振动情况完全一致，它们在任意时刻相对平衡位置的位移和速度的大小和方向总是相同的。仔细观察还会发现，质点 2 与质点 14、质点 3 与质点 15 的振动完全相同，即每一个质点均能找到与其振动情况相同的质点。

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我们把振动在介质中经过一个周期 T 传播的距离称为波长（wave length），用符号 λ 表示，单位为米（m）。

在一列波中，如果两个质点的平衡位置间的距离为一个波长，它们的振动情况总是相同的。对于横波，相邻波峰或者相邻波谷间的距离等于波长，如图 3–10 所示；对于纵波，相邻疏部或者相邻密部间的距离等于波长。

周期和波长分

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