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波的频率由波源决定,波在传播过程中进入另一种介质时频率不变

(2020-05-04 13:04:53)
分类: 文化教育

波的频率由波源决定,波在传播过程中进入另一种介质时频率不变

在1秒时间内通过一定点的完整波的个数,称为波的频率。

波的频率由波源决定,与传播波的介质无关,波以一定的速度V匀速向前传播。

波的频率只取决于波源,与波速、波长无关,波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时,频率不变。

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  频率,第一时间让我想起的就是电机上的频率,由于电机可以加装变频器,所以电机的频率可以在指定的范围内进行变频调节。

  频率是指单位时间内某事件发生的次数,在物理学中通常用 f 表示。根据已知信息的不同,计算频率的方法也不同。本文介绍几种比较常见的频率计算方法。

  意识中频率的模样

  一 、已知波长频率的计算方法

  《GB/T 2900.65-2004电工术语 照明》定义波长是指在周期波的传播方向上,相位相同的相邻两个点的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。同一频率的波在不同介质中以不同速度传播,所以波长也不同。

  已知波长和波速的频率计算公式是:

  f = V / λ

  公式中,f代表频率,V代表波速, λ代表波长。

  例如:波长为322nm的一段声波在空气中的传播速度为320 m/s,求这段波的频率。

  将波长单位转化为米。如果已知波长的单位是纳米,你需要将它的单位转化成米。方法是除以米和纳米的倍数。

  λ = 322 nm=322 nm x (1 m / 109 nm) = 3.22 x 10-7 m = 0.000000322 m

  用波速除以波长。用波速V,除以以米为单位的波长λ,就可以得到频率f。

  例: f = V / λ = 320 / 0.000000322 = 993788819.88 = 9.94 x 108 Hz

  当V为光速时,也就是在真空中频率的计算时,V=C,那么在真空中频率的公式为:

  f = C / λ

  二、通过时间或周期频率的计算方法

  事物在运动、变化过程中,某些特征多次重复出现,其第一次开始至结束的这段时间就称为“周期"。

  频率和完成一次振动所需的时间互为倒数。所以,已知完成一次振动需要的时间,求频率所用的公式:f = 1 / T

  公式中,f代表频率,T代表周期或完成一次振动所需的时间。

  例如:一道波完成一次振动需要0.32秒,求波的频率。

  f = 1 / T = 1 / 0.32 = 3.125 Hz

  三、通过角频率频率的计算方法

  《GB/T 2900.1-2008 电工术语 基本术语》定义角频率是指频率与因数2π的乘积。

  已知波的角频率,求波的频率的公式是:

  f = ω / (2π)

  公式中,f代表频率,ω代表角频率。在数学中,π都是一个常数。

  例如:一道波以每秒7.17度的角频率振动,求波的频率。

  f = ω / (2π) = 7.17 / (2 * 3.14) = 7.17 / 6.28 = 1.14 Hz

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  1、声波是怎么来的?

  以前初高中物理课上都曾经说过,声音是由振动产生,我们从宏观角度分析这是没错的。

  2、波是如何传播的?

  微观细化来看,物体振动会带动周围介质也跟着振动,在空气中由于空气有粘滞性阻力,也就是说可以将空气想象成为一个个紧密连接的质点,如一条绳子一般,只要一段开始振动那么就会带动其余部位振动。这是你手就如声源的激励一般(要是声源是喇叭,那么你的手此时便可等效为电流),那么余下的绳子就是介质了。

  可以得出:

  (1)频率的大小取决于振源振动的快慢,与介质无关;

  (2)波长的大小取决于介质中波的传播速度和振源频率,与介质有关;

  (3)振幅在无外界附加阻尼的情况下为常量。

  任何介质传播的都是波的形式。比如声波在空气中传播,那么空气介质实际上传递的是声源的振动形式。

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  多普勒效应:

  1、定义:由于波源和观察者之间有相对运动使观察者感到频率发生变化的现象。

  2、特点:当波源与观察者有相对运动,两者相互接近时,观察者接收到的频率增大;两者相互远离时,观察者接收到的频率减小。

  3、定性分析:当波源与观察者相对静止时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察到的频率等于波源振动的频率;当波源与观察者相向运动时,1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加,观察到的频率增加;反之,当波源与观察者互相远离时,观察到的频率变小

  4、备注:

  (1)发生多普勒效应时,波源本身的频率并没有变化,只是观察者接收到的频率发生了变化

 

  (2)多普勒效应是波特有的现象,一切波都可以发生多普勒效应

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