本文目录一览: 1、驻波在生活当中的应用 2、驻波的应用 3、驻波的应用及其原理 4、举例说明驻波现象在乐器中的应用驻波在生活当中的应用驻波是自然界一种十分常见的现象,生活中无处不在,例如水波、乐器发声、树梢震颤等都与驻波有关。驻波是物理教学中比较重要的一部分内容,驻波是一种常见的物理现象。
各种乐器的发声原理都是和驻波相关的,比如常见的弦乐器和管乐器分别是利用了弦上的驻波和管中的驻波进行发声。由于驻波应用的广泛性,国外的很多高中物理教材都把关于驻波的理论和应用列入其中。
形成原理
两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加时形成的波叫做驻波。在实践中一般是利用了波的反射。比如说弦上的驻波,当声波传播到固定端时会发生反射,反射波与入射波传播方向相反,振幅和频率都相同。因此,入射波和反射波的叠加形成驻波。
对于管中的驻波,当声波传播到闭口端时同样发生反射,入射波和反射波叠加形成驻波。由于弦的固定端和管的闭口端相当于波在传输过程中遇到的障碍物,因此对于波在弦的固定端和管的闭口端发生反射是比较容易接受的。
然而,对于管中的驻波,还有另外一种情况是两端开口的管中形成的驻波。这样一来,驻波的形成原理解释为波源在一个开口端发生振动产生入射波。入射波传播到另一个开口端时发生反射,入射波和反射波叠加形成驻波。
驻波的应用机械波必须依靠弹性介质进行传播,波速依赖于弹性介质的性质,当波传播遇到不同的介质时在
界面会发生反射与透射,反射波与人射波的振幅相同,而传播方向相反,在空间相遇而叠加成驻波。设
人射波的方程为〔1](P3‘一39)
Y:二Acos ( wt一2"nx/入)
反射波方程为:
YZ=Acos ( wt+2}x/})
式中A为声波的振幅、。为角频率、2}x /?}为初位相,于是在介质中某一位置合振动的方程为:
Y=Y,+Yz=Acos ( wt一2}x/})+Acos (wt+2?rx / A )
= Acoscotcos2}x/}+Asinwtsin2"nx/}+Acoscatcos2.}x/}一Asin}tsin2}x/入
二2Acos2}x/}coswt(1)
上式表明介质中形成驻波场,即介质中各点都在作同频率的振动,而各点的振幅2Acos2.}x / }是位
置x的余弦函数。当I cos2}x/入I二1时,振幅有更大值,称为波腹;当I cos2}x/入}二0时各点静止不动,
称为波节。要使干涉极小,应有
2}x/入=士(2n+1)二/2 (n=0}1,2,3......}。因此在x=士(2n+1)x/4处为波节点。
要使干涉极大、应有2}x/入=土n} (n=0,1,2,3·一)。
因此,在x二士n入/2外为波腹。
由此可见,波腹与波腹之间的距离为半波长,节点与节点间距离也是半波长。如果通过实验测得波
腹与波腹或节点与节点间距离,则可计算波速。
驻波的应用及其原理各种乐器的发声原理都是和驻波相关的,比如常见的弦乐器和管乐器分别是利用了弦上的驻波和管中的驻波进行发声。
驻波的形成原理可以解释为波源在一个开口端发生振动产生入射波。入射波传播到另一个开口端时发生反射,入射波和反射波叠加形成驻波。如果这两种波的幅值相等,则波节的幅值为零。
扩展资料:
特点:
1、驻波不是振动状态的传播过程,而是一种特殊的稳定的振动状态。驻波中各点作相同频率不同振幅的谐振动。为了区分波和驻波,一般把振动状态传播的波叫行波,又称前进波(即从波源向外传播的波)。把波的干涉形成的稳定的振动状态的波叫驻波。
2、相邻两节点之间的各点的振动位相相同,同一节点两侧各点振动位相相反。
3、驻波不传播能量。由于原来形成驻波的两列波的能流密度数值相等而传播方向相反,所以合起来能流密度为零,没有沿着一个方向传播的能量。
参考资料来源:百度百科——驻波
举例说明驻波现象在乐器中的应用以弦乐器的弦来说明。
当拨动琴弦,产生一个波,遇到两个固定端后发生反射,形成驻波。无论是提琴还是古筝,它的每一根弦在特定的长度和张力下,都会有自己的固有频率。
当弦以固有频率振动时,两端被固定振幅最小,但振动方向的张力更大(波节)。中间振幅更大,但弦最松弛,即振动张力最小(波腹)。
扩展资料
驻波的特性如下:
①电压和电流不但在时间上相差90°,在空间上也相差90°。
②平均功率为零,因此不能用来输送电磁能。
③具有位置不随时间而变化的波腹和波节,波节和相邻波腹之间的距离为λ/2。
④输入阻抗为纯虚数,阻值随传输线长度而变化。
其实,驻波就是空间的共振现象,只要二对立平行墙面的距离等于半波长的整倍数,就会产生共振,也就是驻波。