§7-4  关于波动的基本概念

    一、波的产生和传播

    当用手拿着绳子的一端并作上下振动时,绳子上将形成一个接着一个的凸起和凹陷,并由近及远地沿着绳子传播开去,对这一现象大家一定不感到陌生。这一个接一个的凸起和凹陷沿绳子的传播,就是一种波动。显然,绳子上的这种波动,是由于绳子上手拿着的那一点上下振动所引起的,对于波动而言,这一点就称为波源。绳子就是传播这种振动的弹性介质。

         大家可以把绳子看作为一维的弹性介质,组成这种介质的各质点之间都以弹性力相联系,一旦某质点离开其平衡位置,则这个质点与邻近质点之间必然产生弹性力的作用,此弹性力既迫使这个质点返回其平衡位置,同时也迫使此邻近质点偏离其平衡位置而参与振动。另外,组成弹性介质的质点都具有一定的惯性,当质点在弹性力的作用下返回平衡位置时,质点不可能突然停止在平衡位置上,而要越过平衡位置继续运动。所以说,弹性介质的弹性和惯性决定了机械波的产生和传播过程。

    在波的传播过程中,虽然波形沿介质由近及远地传播着,而参与波动的质点并没有随之远离,只是在自己的平衡位置附近振动。所以,波动是介质整体所表现的运动状态,对于介质的任何单个质点,只能说它是否振动,而无波动可言。

    弹性介质是产生和传播机械波的必要条件,而对于其他类型的波并不一定需要这个条件。光波和无线电波都属于电磁波,是变化的电场和变化的磁场互相激发而产生的波,可以在真空中产生和传播。实物波或德布罗意波反映了微观粒子的一种属性,即波动性,代表了粒子在空间存在的概率分布,并非某种振动的传播,更无需弹性介质的存在。

       
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