Назад
Содержание
Вперед
1.3.Фронт волны, волновые поверхности, фазовая скорость
Волна, распространяясь от источника колебаний, охватывает все новые и новые области пространства.
Геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t, называется волновым фронтом.
Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью ( поверхностью постоянных фаз, фазовой поверхностью).
Волновых поверхностей можно провести бесчисленное множество, а волновой фронт в каждый момент времени - один.
Гармоническая бегущая волна (5) является плоской волной, т.к. ее волновые поверхности Ф=w t-kх+j О=соnst представляет собой совокупности плоскостей, параллельных друг другу и перпендикулярных оси х.
Уравнение гармонической сферической волны имеет вид
S=A(r)cos(w t-kх+j О), (7)
где r- радиальная координата. При распространении волны в непоглощающей среде A(r) ~ 1/r.
Скорость >v распространения гармонической волны называется фазовой скоростью. Она равна скорости перемещения волновой поверхности. Например, в случае плоской гармонической волны из условия w t-kх+j О=соnst следует, что
. (8)
1.4. Волновое уравнение
Распространение волн в однородной изотропной среде в общем случае описывается волновым уравнением - дифференциальным уравнением в частных производных.
, (9)
где
(10)
-оператор Лапласа, v - фазовая скорость.
Решением уравнения (9) является уравнение любой волны (плоской, сферической и т.д.). В частности, для анализируемой здесь плоской гармонической волны (5), которая не зависит от координат y и z волновое уравнение принимает вид
. (11)
Cоответствующей подстановкой можно убедится, что уравнению (11) удовлетворяет уравнение (5).
Назад
Содержание
Вперед
|