Transcript 3-1 波的傳播

波動與聲音的世界
3-1波的傳播
3-2聲音的傳播
3-3空谷中的回聲
3-4多變的聲音
3-1 波的傳播
•3-1-1波的性質
波動：物質因部分受到擾動，而將能量傳到
鄰近部分，引起鄰近物質依次作同週期振動
的現象。
(1)傳遞波形的物質稱為
，如：
空氣、水、繩子等。
(2)波在傳播時，只傳遞
形)，不傳送物質
(即波
＊AB部分的繩子下降，而BC部分的繩子則
上升，若無能量損失，則原在實線位置
的波將傳至虛線所示的新位置上，而且
保持不變。
例如….
波的分類：
•依是否需介質傳播者，可分為
電磁波。
與
(1)必須介質振動才能傳播的波，稱為力學波
(或機械波)。如：水波、聲波、繩波等。
(2)不須依靠介質振動亦能傳遞的波，稱為電
磁波，如：光、無線電波。
•依介質振動方向可分為：
與
。
橫波(Transverse waves )
•介質振動方向與波行進方向
者，
稱為橫波(又稱為高低波)，如：繩波。
(如圖(a))
橫波
• 粒子位移的方向和波動傳播的方向垂直
橫波的波形
• 波峰—橫波中偏離平衡位置最遠的上點
• 波谷--橫波中偏離平衡位置最遠的下點
• 波長：相鄰兩
間的距離，或
相鄰兩
間的距離。
縱波(Longitudinal waves )
•介質振動方向與波行進方向
者，稱為
縱波(又稱為疏密波)，如：聲波。(如圖(b))
•波長：相鄰兩
兩
間的距離，或相鄰
間的距離。(縱波)
縱波
• 粒子位移的方向和波動傳播的方向平行
縱波與橫波的波形對照
波的性質：
• 連續週期波：波源連續週期性振動，所
產生的波動。
• 一次完整的振動(連續4個振幅)，就會產生一個全波。
•振幅：平衡位置至振動兩端點的最大距離。
•週期：完成一次振動所須的時間。(一次
振動即連續經四個振幅)
＊一個週期的時間內會產生
波形前進
個波長。
個波，
•頻率：每秒振動的次數，(或每秒內通過
某點的波數)，單位：赫茲(Hz)。
•波速：傳遞
的速率。
的速率或
移動
波長 頻率 波速的關係
波長10公尺，頻率5次/
秒的週期波，1秒行進
了50公尺
＊ 波速： V、波長： λ、頻率： f=1/T
（公式） V=fλ=λ/T
•波在同種介質中恆作
運動。
•波在同一介質中，波速恆定，與頻率、 波長大小無關。
• 在同一狀態的介質中，波速不變，波長與頻率
成反比，雖改變頻率或波長，並不影響波速。
若波源每秒振動1次，
產生如右圖(一)之波形此
時λ=5cm，故
波速 v＝f × λ ＝l × 5 ＝5
cm/sec。
若波源每秒振動半次，
產生如圖(二)之
波形此時λ=l0cm，故波
速v ＝ f × λ＝ 0.5×10＝
5 cm/sec。
• 同一介質中若振動頻率改變，則介質上的點振
動方式方可能改變。
在上列中圖(一)P、
Q兩點作相同的振動
(∵ P、Q相距1個波
長)，但 在圖(二)
中同樣P、Q兩點卻
作相反的振動(∵ P、
Q相距半個新波長)
•以相同頻率振動同
一介質時，輸入的
能量少者(對波源
作功少)則振幅小，
輸入的能量大者
(對波源作功大)則
振幅大。
•振動頻率只影響波長，但波速仍相同。
•若細繩在6秒內完整振動3次 ,且測得
細繩振動的波長為100公分, 則細繩的
週期和傳播速率為何?
•在深度相同的水槽中，lulu與阿文在玩週期
波的遊戲，lulu製造的波形是每秒3個完整波、
且波長2公分，阿文製造的波形是週期3秒、誰
的波速快？lulu製造的水波波速是？阿文製造
的波速是多少？波長多少？
•設一音波，波速為340公尺/秒，波長為2
米，則頻率為 (A)680次/秒(B)170次/秒
(C)0.006次/秒(D)340次/秒。答：＿＿＿。
•某繩波波源每3秒鐘產生12次，若波長為
4.5公尺，則(1)週期為 秒，頻率為
1/秒。(2)波速 。(3)若波長增為9公尺，
波速變為 ，週期變為＿＿＿。
•阿中持細繩左端作週期性振動，1.5秒後形成下
圖的波形，試回答下列問題 ：
(1)振幅可用
(填代號)距離表示。 (甲) OA
(乙) AB (丙) AC (丁) 2OA。
(2)(填代號)可用來表示波長。 (甲) OA (乙) AB
(丙) AC (丁) BE。
(3)1.5秒內產生了
個全波，週期波的頻率為
1/秒，週期為
秒，波長
公分。
•若使一繩上的週期波之頻率加倍，則 (A)
波速不變(B)波速減半(C)週期減半(D)波
長減半(E)波長不變(F)波長加倍，正確
者為＿＿＿。
•某人以相同的彈簧所形成約兩種波形如右圖
所示，試問：
(1)依其振動方式可推如為.＿＿＿波。
(2)(B)波波長
公分。
(3)產生
波時，手的力須較大。
(4)在產生(A)波或(B)波時，手前後振動較快？
• 如右圖所示為同一介質上，同一時
間內傳播的A、B、C、D四種波形，
圖中每一小方格的邊長為lm，試回
答下列問題：
• 頻率最高者為振幅最大者為
；
波長最大者為＿
；波速最快者
為
。
• 頻率相同而振幅不同者為＿＿＿；
振幅相同而頻率不同者為＿＿＿。
• A的振幅為 m；B的波長為＿＿＿m；
C的波速為 m/s；D的頻率為
1/秒