高考物理知識點：機械振動和機械波(2)

　　6.波長、波速和頻率及其關系

　　（1）波長：兩個相鄰的且在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離叫波長。振動在一個周期里在介質中傳播的距離等于一個波長。

　　（2）波速：波的傳播速率。機械波的傳播速率由介質決定，與波源無關。

　　（3）頻率：波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質無關。

　　（4）三者關系：v=λf

　　7.★波動圖像：表示波的傳播方向上，介質中的各個質點在同一時刻相對平衡位置的位移。當波源作簡諧運動時，它在介質中形成簡諧波，其波動圖像為正弦或余弦曲線。

　　（1）由波的圖像可獲取的信息

　　①從圖像可以直接讀出振幅（注意單位）。②從圖像可以直接讀出波長（注意單位）。

　　③可求任一點在該時刻相對平衡位置的位移（包括大小和方向）

　　④在波速方向已知（或已知波源方位）時可確定各質點在該時刻的振動方向。⑤可以確定各質點振動的加速度方向（加速度總是指向平衡位置）

　　（2）波動圖像與振動圖像的比較：

　　8.波動問題多解性

　　波的傳播過程中時間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導致“波動問題多解性”的主要原因。若題目假設一定的條件，可使無限系列解轉化為有限或惟一解

　　9.波的衍射

　　波在傳播過程中偏離直線傳播，繞過障礙物的現象。衍射現象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。波發生明顯衍射現象的條件是：障礙物（或小孔）的尺寸比波的波長小或能夠與波長差不多。

　　10.波的疊加

　　幾列波相遇時，每列波能夠保持各自的狀態繼續傳播而不互相干擾，只是在重疊的區域里，任一質點的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和。兩列波相遇前、相遇過程中、相遇后，各自的運動狀態不發生任何變化，這是波的獨立性原理。

　　11.波的干涉：

　　頻率相同的兩列波疊加，某些區域的振動加強，某些區域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區域相互間隔的現象，叫波的干涉。產生干涉現象的條件：兩列波的頻率相同，振動情況穩定。

　　［注意］①干涉時，振動加強區域或振動減弱區域的空間位置是不變的，加強區域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之差。

　　②兩列波在空間相遇發生干涉，兩列波的波峰相遇點為加強點，波峰和波谷的相遇點是減弱的點，加強的點只是振幅大了，并非任一時刻的位移都大；減弱的點只是振幅小了，也并非任一時刻的位移都最小。如圖若S1、S2為振動方向同步的相干波源，當PS1-PS2=nλ時，振動加強；當PS1-PS2=（2n+1）λ/2時，振動減弱。

　　12.聲波

　　（1）空氣中的聲波是縱波，傳播速度為340m/s。（2）能夠引起人耳感覺的聲波頻率范圍是：20～20000Hz。

　　（3）超聲波：頻率高于20000Hz的聲波。①超聲波的重要性質有：波長短，不容易發生衍射，基本上能直線傳播，因此可以使能量定向集中傳播；穿透能力強。

　　②對超聲波的利用：用聲納探測潛艇、魚群，探察金屬內部的缺陷；利用超聲波碎石治療膽結石、腎結石等；利用“B超”探察人體內病變。

　　13.多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動使觀察者感到頻率發生變化的現象。其特點是：當波源與觀察者有相對運動，兩者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大；兩者相互遠離時，觀察者接收到的頻率減小。