機(jī)械波波長(zhǎng)的相位定義法

吳峰華

（蕭山第五高級(jí)中學(xué) 浙江 杭州 311202）

人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理·選修3-4》，把以前教科書中作為選學(xué)內(nèi)容的“相位”物理量，作為必學(xué)內(nèi)容放在正文中，用以描述機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波中振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所處的狀態(tài).如此描述更科學(xué)、精確，也更有利于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力.只是波長(zhǎng)的定義，“在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的距離，叫做波長(zhǎng)”容易使人誤解.

對(duì)于空間一點(diǎn)發(fā)出的球面波，它的波陣面是以波源為球心的一個(gè)個(gè)球面，同一球面上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)相同，即相位相同，而這些質(zhì)點(diǎn)間距離各不相同，不是一個(gè)確定值，顯然不能將它定義為波長(zhǎng).波長(zhǎng)定義中應(yīng)加上“在波的傳播方向上”這樣的限制.

機(jī)械波傳播過程中，前面的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位總比前一個(gè)落后一些.因此，在波的傳播方向上，即同一條波線上，“振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)”，不好理解.在波的傳播方向上，那些相對(duì)平衡位置的位移總是相同的質(zhì)點(diǎn)，其振動(dòng)相位相差2"的正整數(shù)倍.

因?yàn)棣兀?πf，v＝#f，所以

要任意時(shí)刻有y＝y(tǒng)0，則x＝n#（n＝1，2，3，…）.當(dāng)n＝1時(shí)，x＝#，此時(shí)兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位差為2π.

所以，波長(zhǎng)定義應(yīng)改為“波傳播時(shí)，在波的傳播方向上，振動(dòng)相位差為2π的質(zhì)點(diǎn)之間的距離，叫做波長(zhǎng)”.