2. 週期列波: 一細繩連接於鉛直振動的彈簧,可產生正弦的週期列波。 波峰:圖中的 A、C、E 等各點。 波谷:圖中的 B、D、F 等各點。 週期 T:質點完成一次振動的時間。 頻率 f:單位時間內振動的次數。f = 1 / T 波長λ:波動經過一個週期所行進的距離,亦即相鄰 兩波峰或相鄰兩波谷之間的距離。 波速 v:由波長的定義可知 v=λ/T=fλ
密部:聲波向右行進時,密部中央空氣位移為零,其右側空氣向左位移,左側空氣向右位移,造成此處密度、氣壓為最大值。 疏部:聲波向右行進時,疏部中央空氣位移為零,其右側空氣向右位移,左側空氣向左位移,造成此處密度、氣壓為最小值。 空氣分子在各位置的位移與壓力變化波形相差 ¼ 波長,即在空氣壓力變化極大的位置,介質的位移為零。當介質的位移為極大或極小時,其對應的空氣壓力變化值為零。
例題:聲波為縱波,空氣分子振動的方向與波傳遞的方向平行。一向右傳遞的聲波,其各點空氣分子的位移如右圖所示(向右為正),則那一點附近的空氣密度最大 (A)A (B)B (C)C (D)D。 位移 + - A B C D 答案:B
§12-2 繩波 v 1. 繩波的波速:
§12-3 繩波的反射和透射 1. 固定端: 反射波上下顛倒,左右相反。 2. 自由端: 反射波左右相反, 上下不顛倒。 固定端 自由端
3. 細繩到粗繩: 反射波:上下顛倒,左右相反,波速不變,波長不變,振幅變小。 透射波:上下不顛倒,左右不相反,波速變小,波長變短,振幅變小, 。
4. 粗繩到細繩: 反射波:上下不顛倒,左右不相反,波速不變,波長不變,振幅變小。 透射波:上下不顛倒,左右不相反,波速變快,波長變長,振幅變大, 。
§12-4 波的重疊原理 1. 重疊原理: 數個脈波在同一介質交會時,則任何時刻,合成波上介質的位移等於數個脈波各自獨立時位移的總和,此稱為波的重疊原理。 重疊原理不僅適用於介質的位移,亦可適用於介質的速度與加速度。若 y 、v、a 分別表介質的位移、速度與加速度,則
3. 干涉: 干涉:波重疊時引起相互干擾而組成合成波的現象。 相長干涉:當兩波重疊時所組成之合成波的振幅大於各成分波的振幅時,亦可稱為加強性干涉。若兩波為同相干涉時,稱為「完全相長性干涉」。 相消干涉:當兩波重疊時所組成之合成波的振幅小成各成分波的振幅時,亦可稱為破壞性干涉。若兩波振幅相同且為反相干涉時,稱為「完全相消性干涉」。
§12-6 水波 水波的反射: 水波的反射定律:入射線,法線和反射線三者在同一平面上,且入射角等於反射角。
2. 水波的折射: 深水區 淺水區 深水區:波長較長,波速較快。 淺水區:波長較短,波速較慢。
水波的繞射 1. 同樣障礙物,波長較長繞射較明顯。
2. 同樣開口,波長較長繞射較明顯。
3. 同樣波長,開口較小,繞射較明顯。 總結:波長與障礙物的size相較很大,則繞射較明顯;反之,反射較明顯。
I0即為 0 dB
0分貝 :聽覺底限 (threshold of hearing) 120分貝:感覺底限 (threshold of feeling)
§ 1-4 都卜勒效應 在1842年奧地利科學家都卜勒首先提出。因為聲源與觀察者連線之間有相對運動,使得聲源的音調聽起來有高低變化的現象。觀察者所測得的頻率稱為視頻。 公式:
綜合以上,情況可知: 只要觀察者與聲源間有相對運動,便有都卜勒效應。 觀察者向聲源靠近或聲源向觀察者靠近,聽到的頻率均會變大;反之,遠離的話,聽到的頻率均會變小。 光也有都卜勒效應,ex.紅位移與藍位移。
§ 1- 4 音爆 聲源以不同速率運動時,所產生的球面波分佈情形 (b) 聲源速度等於聲速時 (a) 聲源速度小於聲速時 (c) 聲源速度 大於聲速時
音爆 音爆:當聲源以超音速運動時,後發的波前超越先發的波前,各波堆疊成一圓錐形的波前,稱為震波,震波通過時帶來劇烈的壓力變化,引發巨響,稱為音爆。 如圖所示,圓錐角的一半θ稱為馬赫角。 vt vst