电磁波和机械波可能互相干扰吗

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-05
电磁波和机械波的异同

电磁波与机械波的区别和联系

电磁波与机械波的区别和联系

电磁波和机械波可能互相干扰,波都是由物体振动产生的,机械波是机械振动,电磁波是电磁振荡。

机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。

简介

机械波与机械振动的关系[1] 

机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。

形成条件

波源

波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。

波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。

介质

广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。

质点运动

机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.

为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[2] 。

绳波

绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[2] 。

把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[2] 。

由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。

对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。

传播本质

在机械波传播的过程中,介质里本来相对静止的质点,随着机械波的传播而发生振动,这表明这些质点获得了能量,这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以,机械波传播的实质是能量的传播,这种能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用来发电,这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。

惠更斯原理(Huygens principle)

惠更斯原理用于解释球面波和平面波的传播,此外还可以解释波的反射、衍射的现象

在总结许多实验的基础上,荷兰科学家惠更斯提出:介质中波阵面上每一个点(有无数个)都可以看成一个新的波源,这些新的波源发出的子波。经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面[2] 。

根据惠更斯原理,我们可以解释球面波的波面是怎样形成的,右图中,点波源O发出的波在t时刻的波面是一个球面S1,该球面上每一个点都可以看成一个新的点波源,它们各自向前发出球面子波,下一时刻(t+△t)新的波面S2,就是这些子波波面相切的包络面;平面波同理。

惠更斯原理的局限

①没有说明子波的强度分布问题;

②没有说明波为什么只能向前传播,而不向后传播的问题。

后来,菲涅耳对惠更斯原理作了重要的补充,形成惠更斯-菲涅耳原理,这些缺陷才被克服。

随着机械波的传播,介质中的质点振动起来。根据质点的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。

横波

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。

绳波是常见的横波[2] 。

纵波

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。质点在纵波传播时来回振动,其中质点分布最密集的地方称为密部,质点分布最稀疏的地方称为疏部。

声波是常见的纵波[2] 。

波形曲线

如果在绳子波动的某个时刻拍下照片,就能得到该时刻的波形。这个波形是由同一时刻具有不同位移的绳上各质点组成的。如果在波形上添加一个坐标系,就可以得到该时刻这个波的图像。用横坐标x表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置,用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的大小,规定位移方向向上为正值。在坐标平面上,以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点,在用光滑的曲线连接起来,就得到该时刻波的图像,也称波形曲线或波形。在波的图像上,通常用箭头表示出波的传播方向。

波形曲线与振动图像有差别,振动图像是振动物体在不同时刻的位移,而波形曲线则是一个特定时刻所有质点的位移。

波形曲线上,我们可以读出同一时刻所有质点的位移、方向,以及波长、周期等物理量。

简谐波(simple harmonic wave)

如果介质中各个质点做简谐运动,它所形成的波就是一种最基本、最简单的波,称为简谐波,它的波形是正弦(或余弦)曲线。其他波可以看成是若干个简谐波合成的[2] 。

物理描述

描述机械波的物理量同样适用于电磁波,因此,这里“机械波”简称“波”

波长(wave length)

沿着波的传播方向,两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长,常用λ表示[2] 。在横波中,波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度;在纵波中,波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。

频率与周期

波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期,常用T表示,单位是s;介质中的质点单位时间内完成全振动的次数叫做波的频率,常用f表示,单位是Hz。频率是周期的倒数。

波速(wave speed)

波速是单位时间内波在介质中传播的距离,为波长和频率的乘积(v=λf),表示波在介质中的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。

希望我能帮助你解疑释惑。



不会
电磁波按照交变的电磁场,电场生磁场,磁场生电场
机械波是机械振动的,发生的方式,传播的方式,传播的速度,传播的能量不一样

不能互相干扰。因为电磁波和机械波的介质不一样。即电磁波介质是磁场,而机械波介质是空气,致使不能互相干扰。比如想干扰无线电,就得用类似的无线电波干扰,而机械波爱莫能助。

可以相互促进也可相互干扰,正确配对。

  • ...机械波和电磁波的说法中正确的是( )A.机械波能发生多普勒效应,电磁...
    答:A、只要是波,都能发生多普勒效应,故A错误.B、干涉和衍射现象是波的特有现象,电磁波与机械波都能发生干涉和衍射,故B错误.C、机械波是机械振动在介质中的传播过程,机械波传播时需要介质,而电磁波传播的是电磁场,电磁场本身就是物质,故电磁波的传播可以不依赖介质,故C正确;D、机械波在介质中...
  • 波的速度能叠加吗 机械波,电磁波,光速为什么不能叠加
    答:不能 以机械波为例 机械波中 波传播的是一种能量 或者说是一种运动方式 而其质点本身却是在各自的平衡位置做往复运动 所以 波的传播不能想一辆运动的车里站一个人一样 可以把速度相叠加 光波的实质也是电磁波的一种 他传播的是电磁能 所以原理和机械波相似 ...
  • 电磁波与机械波的区别与联系
    答:而机械波则是由物质的质点在其平衡位置附近来回振动,从而形成的一种波动。机械波包括了声波、水波等,其传播需要介质,如空气、水等。联系在于,这两种波在传播过程中都会产生一定的能量。电磁波的能量可以通过天线转化为电能,而机械波的能量则可以转化为热能或动能。此外,它们在某些应用中也可以相互转化...
  • 机械波传播的是振动的相位吗?
    答:是的 原因:相邻两点振动总有先后,就会有相位差。如果振动不衰减,没有其他信号干扰的话,最初那个振动的质点,会将他的振幅,频率都原封不动的传递给下一个质点,至于到哪个质点和第一个质点是同步的,要通过波速,波长公式计算。
  • 机械波与机械波相遇后会改变它们的传播方向吗?
    答:根据波的叠加原理 ①各波源所激发的波可以在同一介质中独立地传播,它们相遇后再分开,其传播情况(频率、波长、传播方向、周相等)与未遇时相同,互不干扰,就好像其他波不存在一样;②在相遇区域里各点的振动是各个波在该点所引起的振动的矢量和。不会干扰。
  • 电磁波与机械波的区别与联系
    答:一、机械波和电磁波的不同是什么:1、首先,机械波是由物质在弹性介质中做“机械”震动产生的;电磁波是由电磁震荡(电流和磁通的变化)产生的。2、其次,机械波是在弹性介质中才能传播,即不能在真空中传播;电磁波的传播可以在自由空间和非导电的介质空间传播。3、机械波的形式有横波(波动的方向垂直...
  • 机械波与电磁波共振吗,那共振后会怎样
    答:机械波与电磁波【不会产生】共振——它们的频率相差甚远!因此,也就没有——那共振后会怎样 之说了~
  • 光波、声波、电磁波,它们都有什么共同特征?
    答:在不同介质中机械波的传播速度也不同。机械波可以是横波,也可以是纵波。水波、声波、地震波等都是机械波。 2,电磁波 电磁波是以波动形式传播的电磁场,且能够在真空中传播。整个宇宙空间中充满了电磁波和电磁场。在真空中电磁波的传播速度恒定为光速。电磁波是横波,电磁波的电场方向、磁场方向及传播方向三者互相...
  • 为什么有人说电子双缝干涉实验是令人“毛骨悚然”的?
    答:说到双缝干涉实验,首先想到的应该是托马斯•杨的双缝干涉实验,一束单色光经单缝衍射,再经双缝干涉,会呈现明暗相间等我条纹,然而,物理学上早就知道,机械波等我干涉会出现加强、减弱的现象,因此可以得出结论,光是一种波。 继普朗克提出能量子的假说后,爱因斯坦又提出光子的概念。 想必大家都知道爱因斯坦光电效应吧?
  • 电磁波与机械波
    答:这么说吧:一切电磁波在真空中传递的速度都是光速C,而传递在各种介质中时,会受到介质本身电容率和磁导率的影响而改变速度。但是机械波的传播速度只取决于介质,因此电磁波不能和机械波一概而论,它们时完全不同的概念,只是在叙述它们的方程中有些相似。第二个问题:前面已经说了机械波的传播取决于...