理论教育 波的叠加、干涉及驻波现象和惠更斯原理

波的叠加、干涉及驻波现象和惠更斯原理

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:这两束波称为相干波,它们的波源称为相干波源。在活塞波超声场的近场区内,干涉现象严重,干涉引起的声压极大值变化频繁,因此,给缺陷定量带来困难。驻波中振幅最大的点称为波腹,振幅为零处称为波节。驻波现象是共振式超声波测厚原理的基础。图1-12 驻波现象a)三个波节 b)一个波节4.惠更斯原理当波在弹性介质中传播时,通过障碍物上小孔所形成的新波与孔前的波动状态有关。这就是惠更斯原理,如图1-13所示。

波的叠加、干涉及驻波现象和惠更斯原理

1.波的叠加现象

在同一介质中传播的几个声波同时到达某一点,对该点振动的共同影响就是各个声波在该点引起的振动的合成,在任一时刻各质点的位移就是各个声波在这个质点上引起的位移的矢量和,这就是波的叠加原理。叠加之后,每个波仍保持原来的特性,并按自己的传播方向继续前进,好像在各自的传播过程中没有遇到其他波一样。因此,波的传播是独立进行的。

2.波的干涉现象

当两个频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的波在介质中的某些点相遇时,会使一些点处的振动始终加强,而在另一些点处的振动始终减弱或完全抵消。这种现象称为干涉现象。这两束波称为相干波,它们的波源称为相干波源。在活塞波超声场的近场区内,干涉现象严重,干涉引起的声压极大值变化频繁,因此,给缺陷定量带来困难。

3.驻波现象(见图1-12)

两个振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播叠加而成的波称为驻波。当波传播方向的介质厚度恰为1/2波长的整数倍时,就能产生驻波现象。驻波中振幅最大的点称为波腹,振幅为零处称为波节。驻波现象是共振式超声波测厚原理的基础。当工件厚度为1/2波长的整数倍时,入射波和底面反射波同相,工件内产生驻波,引起共振。工件厚度t=λ/2,材料的基本共振频率f0,则978-7-111-43197-8-Chapter01-15.jpg978-7-111-43197-8-Chapter01-16.jpg

978-7-111-43197-8-Chapter01-17.jpg(www.daowen.com)

图1-12 驻波现象

a)三个波节 b)一个波节

4.惠更斯原理

当波在弹性介质中传播时,通过障碍物上小孔所形成的新波与孔前的波动状态有关。波起源于波源的振动,波的传播需借助于介质中质点的相互作用。对于连续介质来说,任何一点的振动将导致相临质点的振动。所以,介质中波传到的各点都可以看作是发射子波的波源,在其后的每一时刻,这些子波前的包络就决定了新的波阵面。这就是惠更斯原理,如图1-13所示。

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图1-13 惠更斯原理

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