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      機(jī)械波波長(zhǎng)的相位定義法

      2012-08-16 14:07:28吳峰華
      物理通報(bào) 2012年8期
      關(guān)鍵詞:機(jī)械波球面質(zhì)點(diǎn)

      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)”.

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