描述机械波的物理量

1．波长λ

在波的传播方向上，两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫做波长．

在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长．

在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)中央间的距离等于波长．

振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长．

2．频率f

波的频率由波源决定，波从一种介质传播到另一种介质中频率不变，波速、波长都会发生变化．

3．波速v

单位时间内振动向外传播的距离，波速与波长和频率的关系：v=λf，波速的大小由介质决定．

例 如下图所示为一列沿x轴传播的简谐横波的图象，实线表示开始计时，t=0时刻的波形图象；虚线表示t=0．5s时刻的波形图象，(1)如果波在介质中沿x轴正方向传播，且3T<(t—t)<4T，T为周期，则波速多大?(2)如果波在介质中沿x轴负方向传播，且3T<(t—t)<4T，则波速多大?(3)如果波在介质中的波速是76m/s，则此波的传播方向如何?

分析 波由实线图象状态变为虚线所描述的状态经历的时间△t=t—t=0．5s，依题意，3T<△t<4T，波的传播方向有沿x轴正、负方向两种可能，如果波沿x轴正方向传播，△t时间内传播31/3波长；如果传播方向相反，则△t内传播33/4波长，由速度公式，波速可求．

由波速表达式可判断出速度为76m/s的波的传播方向．

波形变化经过的时间△t=t—t=0．5s，依题意3T<△t<4T，可知

波在△t时间内传播的距离大于3倍波长，而小于4倍波长，又波长λ=8m．

解 (1)如果波沿x轴正方向传播，在△t时间内传播31/4λ，即s=31/4×8m=26m，

(2)如果波沿x轴负方向传播，在△t时间内传播33/4λ，即s=33/4×8m=30m，

(3)由波的图象可知波长λ=8m，波速v=76m/s，则此波0．5s传播的距离

s=v·t=38m，

s与波长λ的关系是，倍，即0．5s内波恰传播43/4波长，可知波沿x轴负方向传播．