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波動的物理描述需要以下哪些概念

發布時間:2022-09-26 10:16:02

1. 描述波動的物理量是什麼

答案:描述波動的物理量是波長λ、.頻率f和波速v.
描述波動的物理量
波長λ、.頻率f和波速v.
三者的關系 V=λf

2. 物理意義上的波動是什麼

波動是一種常見的物質運動形式。例如繩上的波、空氣中的聲波、水面波等,這些波都是機械振動在彈性介質中的傳播,稱為機械波。此外,無線電波、光波也是一種波動,這種波是變化的電場和變化的磁場在空間的傳播,稱為電磁波。

17世紀 ,R.胡克和C.惠更斯創立了光的波動說。惠更斯曾利用波前概念正確解釋了光的反射定律、折射定律和晶體中的雙折射現象。這一時期,人們還發現了一些與光的波動性有關的光學現象,例如F.M.格里馬爾迪首先發現光遇障礙物時將偏離直線傳播,他把此現象起名為「衍射」。胡克和R.玻意耳分別觀察到現稱之為牛頓環的干涉現象。這些發現成為波動光學發展史的起點。17世紀以後的一百多年間,光的微粒說(見光的二象性)一直占統治地位,波動說則不為多數人所接受,直到進入19世紀後,光的波動理論才得到迅速發展。

1800年,T.楊提出了反對微粒說的幾條論據,首次提出干涉這一術語,並分析了水波和聲波疊加後產生的干涉現象。楊於1801年最先用雙縫演示了光的干涉現象(見楊氏實驗),第一次提出波長概念,並成功地測量了光波波長。他還用干涉原理解釋了白光照射下薄膜呈現的顏色。1809年E.L.馬呂斯發現了反射時的偏振現象(見布儒斯特定律),隨後A.-J.菲涅耳和D.F.J.阿拉戈利用楊氏實驗裝置完成了線偏振光的疊加實驗,楊和菲涅耳藉助於光為橫波的假設成功地解釋了這個實驗。1815年,菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理,他用此原理計算了各種類型的孔和直邊的衍射圖樣,令人信服地解釋了衍射現象。1818年關於阿拉戈斑(見菲涅耳衍射)的爭論更加強了菲涅耳衍射理論的地位。至此,用光的波動理論解釋光的干涉、衍射和偏振等現象時均獲得了巨大成功,從而牢固地確立了波動理論的地位。

19世紀60年代,J.C.麥克斯韋建立了統一電磁場理論,預言了電磁波的存在並給出了電磁波的波速公式。隨後H.R.赫茲用實驗方法產生了電磁波。光與電磁現象的一致性使人們確信光是電磁波的一種,光的古典波動理論與電磁理論融成了一體,產生了光的電磁理論。把電磁理論應用於晶體,對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而圓滿的解釋。19世紀末,H.A.洛倫茲創立了電子論,他把物質的宏觀性質歸結為構成物質的電子的集體行為,電磁波的作用使帶電粒子產生受迫振動並產生次級電磁波,根據這一模型解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這種經典的電磁理論並非十全十美,因在關於光與物質相互作用的問題上涉及微觀粒子的行為,必須用量子理論才能得到徹底的解決。

波動光學的研究成果使人們對光的本性的認識得到了深化。在應用領域,以干涉原理為基礎的干涉計量術為人們提供了精密測量和檢驗的手段(見干涉儀),其精度提高到前所未有的程度;衍射理論指出了提高光學儀器分辨本領的途徑(見夫琅和費衍射);衍射光柵已成為分離光譜線以進行光譜分析的重要色散元件;各種偏振器件和儀器用來對岩礦晶體進行檢驗和測量,等等。所有這些構成了應用光學的主要內容。

20世紀50年代開始,特別在激光器問世後,波動光學又派生出傅里葉光學、纖維光學和非線性光學等新分支,大大地擴展了波動光學的研究和應用范圍

3. 波動的振幅可以用什麼來描述

波動的振幅可以用分貝來描述。

波動是一種常見的物理現象,我們將某一物理量的擾動或振動在空間逐點傳遞時形成的運動形式稱為波動。

各種形式的波的共同特徵是具有周期性,受擾動物理量變化時具有時間周期性,即同一點的物理量在經過一個周期後完全恢復為原來的值;在空間傳遞時又具有空間周期性,即沿波的傳播方向經過某一空間距離後會出現同一振動狀態(例如質點的位移和速度)。



振幅的意義:

在機械振動中,振幅是物體振動時離開平衡位置最大位移的絕對值,振幅在數值上等於最大位移的大小。振幅是標量,單位用米或厘米表示。振幅描述了物體振動幅度的大小和振動的強弱。

在交流電路中,電流振幅或電壓振幅是指電流或電壓變化的最大值,也叫電壓或電流的峰值。

在聲振動中,振幅是聲壓與靜止壓強之差的最大值。聲波的振幅以分貝為單位。聲波振幅的大小能夠決定音強。

簡諧振動的振幅是不變的,它是由諧振動的初始條件(初位移和初速度)決定的常數。諧振動的能量與振幅平方成正比。因此,振幅的平方可作為諧振動強度的標志。強迫振動的穩定階段振幅也是一個常數,阻尼振動的振幅是逐漸減小的。

4. 思考:何為簡諧運動波動的本質是什麼波動方程的形式 及各個項的物理涵義是什

1、何為簡諧運動?

物體在跟位移大小成正比,且總是指向平衡位置的力作用下的振動(例如彈簧振子的運動)。

5. 波動方程的物理意義是什麼,它包含了什麼信息

波動方程的物理意義是什麼,它包含了什麼信息
用波動方程來描述桿的振動,包含的信息有:桿的初始位置,桿振動的振幅,頻率等等.

波動方程在經典物理和量子物理裡面的意義不一樣的,給出波動方程更好分析

6. 波動方程,波函數,波動表達式分別代表什麼,是一個概念嗎

波動方程或稱波方程是一種重要的偏微分方程,主要描述自然界中的各種的波動現象,包括橫波和縱波,例如聲波、光波、無線電波和水波。波動方程抽象自聲學、物理光學、電磁學、電動力學、流體力學等領域。波動方程是雙曲形偏微分方程的最典型代表。

基本波動方程是一個線性微分方程,也就是說同時受到兩列波作用的點的振幅就是兩列波振幅的相加。這意味著可以通過把一列波分解成它的許求解中很有效。

所以波動方程,波函數,波動表達式不是一個概念。

7. 物理學 波動的本質

「波」是一個名詞性質的定義,一個過程如果具有某些性質,我們想要描述它很麻煩,就概括地說「它具有波動性」。
(以下為引用)一個過程如果在空間和時間中無限展開,能用波長和頻率的概念來描述,滿足疊加原理,有干涉和衍射現象,就說它是一個「波」,具有「波動性」。

我個人覺得這段話講得很不錯,出自下面這本書,同一頁上還有關於「粒子性」的描述,你可以對比看一下。

說「實物粒子也具有波動性」,但實物粒子是「德布羅意波」,是一種「概率波」,和光波差異很大,但恰巧也滿足以上各性質。

說「光具有粒子性」,也是這個原因,但是要提一下的是光子不滿足一般「粒子性」模型中的「軌道概念」,但我們還是說它具有粒子性,實際上是狹義的「粒子性」

下面以我自己現有的知識試圖回答一下你的補充問題:實物有了「波動性」這是個比較里程碑的事情,量子力學的基本假設之一是「可以用波函數全面描述圍觀粒子的運動狀態」,由量子力學的結論,比如「量子遂穿」等等,「穿牆而過」「時空穿梭」在理論上都是有可能的……

8. 誰能告訴我物理波的概念

波或波動是擾動或物理信息在空間上傳播的一種物理現象。擾動的形式是任意的。波的傳播速度總是有限的。除了電磁波和引力波能夠在真空中傳播外,大部分波如機械波只能在介質中傳播。

波動是物質運動的重要形式,廣泛存在於自然界。被傳遞的物理量擾動或振動有多種形式,機械振動的傳遞構成機械波,電磁場振動的傳遞構成電磁波(包括光波),溫度變化的傳遞構成溫度波(見液態氦),晶體點陣振動的傳遞構成點陣波(見點陣動力學),自旋磁矩的擾動在鐵磁體內傳播時形成自旋波(見固體物理學),實際上任何一個宏觀的或微觀的物理量所受擾動在空間傳遞時都可形成波。最常見的機械波是構成介質的質點的機械運動(引起位移、密度、壓強等物理量的變化)在空間的傳播過程,例如弦線中的波、水面波、空氣或固體中的聲波等。產生這些波的前提是介質的相鄰質點間存在彈性力或准彈性力的相互作用,正是藉助於這種相互作用力才使某一點的振動傳遞給鄰近質點,故這些波亦稱彈性波。振動物理量可以是標量,相應的波稱為標量波(如空氣中的聲波),也可以是矢量,相應的波稱為矢量波(如電磁波)。振動方向與波的傳播方向一致的稱縱波,相垂直的稱為橫波。

9. 描述波動的物理量有哪些

『波動』原是一大類物理現象的專有名詞,如水波、彈性介質波、電磁波、引力波、以及具有波粒二象性的物質波、等等都是物理學上的波動。『波動』又是一些社會現象和心理或生理現象的借用名詞,如『物價波動』、『股市波動』、『情緒波動』、『血壓波動』等等。首先指出,本文所討論的只是物理學上的波動。

在維基網路全書中,對物理學上與物質及能量相聯系的波動大致是這樣定義的:「波或波動是物理量擾動隨著時間的進展在空間中傳播(也可說成是在時空中的傳播)的一種物理現象」。這個定義是目前物理學的主流看法,多數物理學者贊同這個定義或類似的定義。本文也贊同並且只討論這樣的定義。在網上對物理學上的波動,有人提出過另外的定義,本博只採用物理學的主流看法,不打算對另外的波動定義進行討論。在維基網路全書中把信息的傳播也看成是一種波動,但信息是否是一種表徵場的物理量?尚待深入研究,為慎重起見故本文不把信息的傳播視為物理學上的一種波動。

下面我們以引力波為例,基於廣義相對論來說明上述波動的定義。按照廣義相對論的引力場方程,當時空中物質的能動張量發生變動時,時空中的度規張量,因之聯絡系數、曲率張量(這些都是描述引力場幾何特性的物理場量)也隨之發生變動而出現擾動。度規張量的擾動、聯絡系數的擾動、曲率張量的擾動都是物理量擾動,它們在時空中的傳播總稱為引力波。也可分別把度規張量的擾動、聯絡系數的擾動、曲率張量的擾動的傳播各別稱為度規波、聯絡波、曲率波;並且常把曲率波形象地說成是『時空漣漪』。

必須強調指出,所謂「物理量擾動隨著時間的進展在空間中傳播」實質上是相位的傳播,即處於上一位置在前一時刻的相位於後一時刻傳播到下一位置(例如於上一位置在前一時刻的波峰於後一時刻傳播到下一位置,兩者相位相同)。對相位概念不熟悉的讀者可復習大學普通物理

10. 誰能告訴我物理波的概念

波的衍射 說明
概念 衍射是波離開直線傳播的路徑繞到障礙物後面去的現象 衍射現象是波特有的現象,一切波都會發生衍射現象,只有「明顯」與「不明顯」的差異
產生明顯衍射的條件 障礙物或小孔的尺寸比波長小或能與波長相比較
實例 隔牆有耳

波的干涉 說明
概念 頻率相同的兩列波疊加,使某些區域的振動始終加強,某些區域的振動始終減弱,並且振動加強區域和減弱區域相互間隔的現象 干涉是波特有的現象。任何兩列波都有疊加現象但滿足一定條件才有穩定的疊加現象,而穩定的疊加現象才稱為干涉
產生穩定干涉的條件 (1) 兩列波的頻率相同
振動情況相同
產生原因 波的疊加
規律 兩列波在傳播過程中的某些區域,若波峰與波峰相遇,或波谷與波谷相遇,則振動加強,振幅增大;若波峰與波谷相遇,則振動減弱,振幅減小。用公式表示:
設r1,r2分別表示研究的某點P到兩波源的距離,則有:
k=0,1,2……
可見振動加強區域、減弱區位置是確定的,即振動加強點始終加強,減弱點始終減弱。

學習波的干涉容易出現的誤區
波的干涉是波特有的現象,也是今後學習光的干涉的基礎,但教材中這部分內容抽象、復雜。容易出現以下誤區。
誤區一:不同頻率的兩列波也能產生干涉現象
波的干涉現象可以用波的疊加原理解釋,很多同學混淆了波的疊加與波的干涉,認為只要兩列波相遇,在重疊區域里都能相互疊加,介質質點的總位移都是等於兩列波分別引起的位移矢量合,也就會出現干涉現象;甚至有同學認為「干涉」就是「干擾」,只要兩列波相遇,都能相互干擾,因此不需要頻率相同的條件。
實際上波的干涉是波的疊加中的特例,是指能形成穩定的干涉圖樣——某些質點的振動始終加強(振幅最大),某些質點的振動始終減弱(振幅最小),且加強點與減弱點是互相間隔的,而任何不同頻率的兩列波相遇都可以疊加,這只不過是一般的疊加現象,雖有振動加強點和振動減弱點。但這些點不是固定的,而是隨時變化的,因此看不到穩定的干涉圖樣,也就不是波的干涉,所以,只有相同頻率的波在相遇區域內疊加才能發生干涉現象。
誤區二:振動加強的質點和振動減弱的質點交替出現
兩列頻率相同的波相遇,在重疊區域里出現波峰相遇的點,波谷與波谷相遇的點,這些點振動會加強;波峰與波谷相遇的點振動會減弱,而這種加強和減弱區域相互間隔,有許多同學不能認真閱讀課本,草率認為:振動加強區域和振動減弱區域會交替出現。即一會兒振動加強,過一會兒振動減弱,甚至有同學認為位於波峰的是振動加強的質點,位於波谷的是振動減弱的質點,這種理解實際上是缺乏空間想像力,誤認為某一點振動的波峰、波谷的交替出現,就是質點振動加強和減弱的交替出現。

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