大学物理演示实验——弦驻波.doc

大学物理演示实验探究1151914李海鹏一、 实验名称：弦驻波现象的探究二、 主要装置：振荡器（调节振动源的振幅和频率），振动源，松紧带（充当驻波的介质）三、 物理原理：当振动频率，振幅和振动方向相同的两列简谐波，在同一直线沿 着相反的方向传播时，产生特殊的干涉现象，即驻波在波的传播过 程中，当波由波密媒质进入波疏媒质时，在分界面处，反射波与入射 波同相位，没有半波损失当波由波疏媒质进入波密媒质时，在分界 面处，反射波与入射波有n的相位突变，有半波损失所以驻波在 两固定端形成的是波节相邻波节和波腹的距离为因为波长有一定限制，一波长和松紧带的长度应满足如下条件是 才能形成驻波带的两端分别与振动源和固定端（入射波反射点）相连当振荡器开启时，将会形成简谐波，入射波和反射波干涉，当频率波长满足条件 时将在松紧带上形成驻波因为波长有一定限制，一波长和松紧带的长度满足如下条件时才 能形成驻波调节合适的频率与振幅使得驻波形成之后，可以看到在驻波中， 直线上的某些始终静止不动，这样的点叫做波节某些点的振幅具有 最大值，这些点称为波腹波腹处的振幅等于一个波的振幅的两倍固定端形成的永远是波节波形上的不同点以不同的振幅在波节两边 以相同的频率做往复运动。

两波节中间的点，振幅最大；越靠近波节， 振幅越小此时绳上的各点，只有段与段之间的相位突变，没有震动 状态或相位的逐点传播，没有什么能量向外传播每一个节点的两侧 的各点总是向相反方向运动，当右边的点向上移动时，左边的点向下 移动，说 明节点两边的位相相反而相邻两节点间的各点，虽然它们 的振幅不同，但它们却同时经过平 衡点，同时达到最大值，和最小值， 各点的向相同方向运动，说明它们具有相同的位相分别改变振动频率以及振幅， 观察松紧带的振动情况 频率增大， 驻波形成的越多，即两波节之间的距离越小五.探究的思考1、驻波中，质点能量没有流动吗？驻波是媒质的一种特殊运动状态，它是稳定态能量从波腹传到 波节，又从波节传到波腹，往复循环，能量不被传播当介质中各质 点的位移达到最大值时，其速度为零，即动能为零这时除波节外所 有质点都离开平衡位置，而引起介质的最大的弹性形变，所以这时驻 波上的质点全部能量都是势能由于波节附近的相对形变量最大，所 以势能最大而在波腹附近的相对形变为零，所以势能为零因此驻 波的势能集中在波节附近驻波的全部能量都是动能这时在波腹处的质点的速度最大，动 能最大；而在波节处质点的速度为零，动能为零。

因此驻波的动能集 中在波腹附近由此可见，介质在振动过程中，驻波的动能何时能不 断地转换在转换的过程中，能量不断地由波腹附近转移到波节附近， 再由波节附近转移到波腹附近在行波中能量随波的传播而不断向前 传递，其平均能流密度不为零；但驻波的平均能流密度等于零，能量 只能在波节与波腹间来回运行即驻波进行过程中没有能量的定向传播2、一根弦上，当传有传播方向相反的两列波时，一定形成驻波吗？不一定两列波不紧要传播方向相反，还要求振动方向相同、振 幅相同、频率也相同，这样的的平面简谐波叠加才会形成驻波没有 相位的条件，因为不同点的相位差不同，合振幅不同，同相点振幅最 大称为波腹，反相点振幅为零称为波节。