第七章 机械波
  
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第七章 机械波


  波是振动的传播过程,振动是波动的根源。换句话说,有一定相位关系的振动的集合就是波动。本章讨论的是机械波,即机械振动在介质中的传播过程,但在这里学到的平面简谐波的物理模型是至关重要的。由平面简谐波的波动表达式,容易联想到波在空间中传播的物理图象,波动的能量与能流的表达式,平面波的波动方程(动力学方程),以及波长、波速和波频等物理量之间的关系。波的干涉、驻波等现象,也可以在平面简谐波的基础上进行较好的讨论。平面简谐波是最简单的波动模型之一,是学习其他复杂波动过程的基础。
  水波、声波等机械波比较直观,与我们的生活比较贴近,对初学者比较容易掌握。有了关于机械波波动学的基础,为学习其他波动现象的有关知识提供了条件和基础。电磁学中的电磁波、量子物理学的概率波(物质波)与机械波在数学形式和物理规律上有很多相同之处。而电磁波的研究和量子物理学丰硕的成果,已经成为当今高技术的重要基础和新的增长点。
  另外,由于介质中的质元与周围的质元之间有一定的联系,能量随着波动过程在质元间不停地传递,所以,介质中质元的能量随波动过程会不断地变化。这与孤立的简谐振子保持其总能量不变是不同的。在波动过程中永远存在着能量的“流动”,波的能量从波源出发,源源不断地流向远方。因此,波动过程就是能量传播的过程,即波是能量传播的一种形式。