机械波和电磁波的区别

一、波长

1.定义:在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。通常用“λ”

表示。

2.特征:在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波

中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。

注意:"相邻”和“振动相位总是相同的”是波长定义的关键要素，二者缺一不

可。“相位总是相同”的含义是:任何时刻质点相对平衡位置的位移的大小和方

向总是相等。

2.对波长的理解

(1)波长在数值上等于一个周期内振动在介质中传播的距离，波源振动-个周期，

能且仅能产生一个波长的波形。

(2)相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动状态相同。

相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的;

相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

(3)物理意义:表示波在空间上的周期性。

二、周期和频率

1.定义:波上各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期

或频率，这个周期或频率也叫做波的周期或频率。

3.决定因素:波的周期或频率由波源决定，与介质无关。.

3.关系:周期T和频率f互为倒数，即f=1/T。

4.物理意义:振动周期(或频率)是描述波的“时间周期性”的物理量。

即每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。

5.时空关系:在一个周期的时间内振动在介质中传播的距离等于一个波长

即每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。

Eg关于波的周期，下列说法错误的是(C)

A.波的周期与质点的振动周期相同

B.波的周期是由波源驱动力的频率决定的

C.波的周期与形成波的介质有关

D.经历整数个周期波形图重复出现，只是波向前移动了一段距离

三、波速

1.定义:波在介质中传播的距离跟所用时间的比值叫做波速。V=ΔX/Δt

即波在介质中传播的速度。

2.物理意义

描述振动或波形在介质中传播的快慢。

3.波长、频率和波速之间的关系

v=λ/T，V=λ/f(适用于一切波)

这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波(电磁波)也成立

波速,波长和频率

4.关于波长、频率或周期和波速的几点说明

(1)波的频率或周期由波源决定，波由一种介质进入另一种介质时波的频率或周

期不发生变化。

(2)机械波的波速由介质本身的性质决定，与波的频率、振幅无关。在同种均匀

介质中波是匀速传播的，由--种介质进入另--种介质时，波速可能改变。

(3)波长取决于介质的性质和波的频率，可由λ=v/f或λ=vT求出

(4)在同一种介质中，一个周期内波向前传播一个波长的距离。

(5)每隔n个波长的距离，波形重复出现，每隔n个周期，波形恢复原来的形状。

这就是波的“空间周期性”和“时间周期性”。(n=1、2、....

波速

注意:

波速与质点的振动速度不同。质点的振动是在平衡位置两侧的变速运动，速度随

时间按正(余)弦规律变化。而波速反应了振动在介质中传播的快慢，对于均匀

介质，振动匀速传播。

波速和波长、频率的决定因素及关系

物理量决定因素关系

周期和

频率

取决于波源，而与v、x无直接关系V=λf或v=λ/T

波长波长λ则只取决于v和T，只要v、T

其中一个发生变化λ值必然发生变化

波速取决于介质的物理性质。它与T、x无

直接关系

四、已知一个时刻的波形画出另一个时刻的波形

1.特殊点法:取相距A或今的两个特殊点(波峰、波谷或平衡位置)来研究,根据两

质点的振动方向,判断出两质点经0t后的位置,过这两个位置画出相应的正弦曲

线即可。

2.平移法:波由介质中的某一点传播到另一-点需要一定的时间,即机械波在介质

中以-定的速率O(通常称为波速)传播。在时间St内某-波峰和波谷(密部或疏

部)沿波的传播方向移动的距离等于vΔt。如果已知--列间谐波在时刻的波形

图及波的传播方向,又知波速,就可以画出经过Δt后的波形图。

具体方法如下:

（1）在已知的某--时刻的波形图.上将波形沿波的传播方向移动一段距离

Δx=vΔt即得到t+Δt时刻的波形图;

（2）若要画出t-△t时刻的波形图,则需将波形逆着波的传播方向移动一段距离

Δx=vΔt,即得到t-△t时刻的波形图。

注意:当波移动波长的整数倍时，波形和原来的重合,所以实际处理时通常采用

“去整留零”的方法,即考虑波的周期性。

波的衍射和干涉

衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著行射行的条件是障碍

物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。

干涉:频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减

弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。

产生稳定干涉现象的条件是:两列波的频率相同，相差恒定。（振动方向相同）

稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振

幅等于两列和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。判断加强与减弱区域的方法一

般有两种:一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。二是相干

波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数

倍时振动减弱。干涉和衍射是波所特有的现象。

多普勒效应

1．多普勒效应：当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到波的频率发

生了变化，这种现象叫多普勒效应．

2．接收到的频率的变化情况：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频

率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小．

①当波源和观察者相对介质都静止不动时:观察者接收到的频率等于波源的频

率。②波源相对介质不动观察者朝波源运动时:接受到的频率增大（接受到的完

全波在单位时间内个数增多）③观察者不动，波源靠近观察者运动时：同②

多普勒效应的应用

1、超声波测速：发射装置向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反

射波的频率，根据反射波频率变化的多少可以知道车辆的速度

2、医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射

后被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病

3、测定人造卫星位置的变化，判断天体相对于地球的运动速度

4、可根据火车汽笛的音调变化判断火车是进站还是出站，根据炮弹飞行的尖叫

声判断判断炮弹飞行的方向等

光的折射定律折射率

1）光的折射定律

①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角

②表达式:n1sinθ1=n2sinθ2

③在光的折射现象中，光路也是可逆的

2)折射率

光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做

这种介质的绝.对折射率，用符号n表示

.

n是反映介质光学性质的一一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的

原因是光在不同介质中，速度不同

2.白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红--紫的彩色光带(注意:

不同介质中,光的频率不变。)

---测定玻璃的折射率

1.实验的改进:找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O为圆心，

以任意长为半径画圆，分别与A0、00'(或00’的延长线)交于C点和D点，过

C、D两点分别向NN"做垂线，交NN’于C、D'点，则易得:n=CC/DD'

2.实验方法:插针法

---光的全反射光导纤维

i越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。

1)全反射:

光疏介质和光密介质:折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介

质。

注意:光疏和光密介质是相对的。

全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失(γ=90')，只剩下反

射光线的现象。

1)发生全反射的条件:

①光必须从光密介质射向光疏介质

②入射角必须大于(或等于)临界角

3)临界角sinc=1/n

4)应用

①全反射棱镜

形状:等腰直角三角形

条件:玻璃折射率大于1.4优点:比平面镜反射时失真小

②光导纤维:折射率大的内芯、折射率小的外套

时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速

③海市蜃楼:沙漠:倒立虚像;海洋:正立虚像

---光的干涉、衍射和偏振

1)光的干涉现象:是波动特有的现象，由托马斯●杨首次观察到。

(1)在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距:

L:屏到挡板间的距离，d:双缝的间距，i:光的波长，Δx:相邻亮纹(暗纹)间的距

离

上式说明，两缝间距离越小、缝到屏的距离越大，光波的波长越大，条纹的宽度

就越大。当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。这表明

不同色光的波长不同，红光最长,紫光最短。

(2)图象特点:

中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。红光(λ最大)明、暗条纹

最宽，紫光明、暗条纹最窄。白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。

2）光的颜色、色散

A、薄膜干涉(等厚干涉);

图象特点:同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度完全相等。

不同λ的光做实验，条纹间距不同

单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状明暗相间条纹

B、薄膜干涉中的色散

（1)、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的

（2)、原理:膜的前后两个面反射的光形成的

（3)、现象:同--厚度的膜，对应着同一亮纹(或暗纹)

(4)、厚度变化越快，条纹越密

白光入射形成彩色条纹。

C、折射时的色散

(1)光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大.

(2)不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。同-种介质中，由红光到紫光，波

长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢

3)光的衍射:单缝衍射图象特点:中央最宽最亮;两侧条纹不等间隔且较暗;条

纹数较少。(白光入射为彩色条纹)。

光的衍射条纹:中间宽，两侧窄的明暗相间条纹(典例:泊松亮斑)

共同点:同等条件下，波长越长，条纹越宽

4)光的偏振:证明了光是横波:常见的光的偏振现象:摄影，太阳镜，动感投影

片，晶体的检测，玻璃反光

(1)偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向(叫做透振方向)，只

有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。

(2)当只有一-块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不

变。

当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏

振片时要弱。

当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。

(3)只有横波才有偏振现象。

(4)光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E所引起的，因此常将为

光的振动称为光振动。

(5)除了从光源(如太阳、电灯等)直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分

光，都是偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光入射的方向合适，使反

射光与折射光之间的夹角恰好是90°;这时，反射光和折射光就都是偏振的，并

且偏振方向互相垂直。

(6)偏振现象的应用:拍摄、液晶显示、汽车车灯(偏振化方向都沿同一方向并与

水平面成45°、立体电影(左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方

向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同)

电磁波谱:波长由长到短排列(频率由低到高)顺序

无线电波一→红外线-→可见光-→紫外线-→伦琴(X)射线-→Y射线

红橙黄绿蓝靛紫

波长:由长到短(红光最容易衍射，条纹间距最大)

频率:由低到高(能量由小到大)

射率:由小到大(紫光偏折最大，红光偏折最小)

临界角:由大到小(紫光最容易发生全反射)