题目
计算题:-|||-已知波长为λ的平面简谐波沿x轴负方向传播。 =lambda /4 处质点的振动方-|||-程为 =Acos dfrac (2pi )(lambda )cdot wt (SI)-|||-(1)写出该平面简谐波的表达式;-|||-(2)画出 =1 时刻的波形图。
题目解答
答案
解析
步骤 1:确定波的传播方向和波速
波沿x轴负方向传播,波长为λ,因此波速v=λ/T,其中T为周期。
步骤 2:写出波的表达式
已知$x=\lambda/4$处质点的振动方程为$y=A\cos(\omega t)$,其中$\omega=2\pi/T$。由于波沿x轴负方向传播,波的表达式为$y=A\cos(\omega t - kx + \phi)$,其中$k=2\pi/\lambda$,$\phi$为相位常数。由于$x=\lambda/4$处质点的振动方程为$y=A\cos(\omega t)$,因此$\phi=\pi/2$。因此,波的表达式为$y=A\cos(\omega t - kx + \pi/2)$。
步骤 3:画出t=T时刻的波形图
t=T时,$y=A\cos(\omega T - kx + \pi/2)$。由于$\omega T=2\pi$,因此$y=A\cos(-kx + \pi/2)$。因此,t=T时刻的波形图与t=0时刻的波形图相同,只是相位相差$\pi/2$。因此,t=T时刻的波形图如下所示:
```
y(m)
|
| /\
| / \
| / \
| / \
| / \
| / \
| / \
| / \
|/________________\ x(m)
0 λ/4 λ/2 3λ/4 λ
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波沿x轴负方向传播,波长为λ,因此波速v=λ/T,其中T为周期。
步骤 2:写出波的表达式
已知$x=\lambda/4$处质点的振动方程为$y=A\cos(\omega t)$,其中$\omega=2\pi/T$。由于波沿x轴负方向传播,波的表达式为$y=A\cos(\omega t - kx + \phi)$,其中$k=2\pi/\lambda$,$\phi$为相位常数。由于$x=\lambda/4$处质点的振动方程为$y=A\cos(\omega t)$,因此$\phi=\pi/2$。因此,波的表达式为$y=A\cos(\omega t - kx + \pi/2)$。
步骤 3:画出t=T时刻的波形图
t=T时,$y=A\cos(\omega T - kx + \pi/2)$。由于$\omega T=2\pi$,因此$y=A\cos(-kx + \pi/2)$。因此,t=T时刻的波形图与t=0时刻的波形图相同,只是相位相差$\pi/2$。因此,t=T时刻的波形图如下所示:
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y(m)
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|/________________\ x(m)
0 λ/4 λ/2 3λ/4 λ
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