机械波波长的相位定义法
2012-08-16吴峰华
物理通报 2012年8期
吴峰华
(萧山第五高级中学 浙江 杭州 311202)
人教版普通高中课程标准实验教科书《物理·选修3-4》,把以前教科书中作为选学内容的“相位”物理量,作为必学内容放在正文中,用以描述机械振动和机械波中振动质点所处的状态.如此描述更科学、精确,也更有利于培养学生应用数学知识解决物理问题的能力.只是波长的定义,“在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点之间的距离,叫做波长”容易使人误解.
对于空间一点发出的球面波,它的波阵面是以波源为球心的一个个球面,同一球面上各质点振动状态相同,即相位相同,而这些质点间距离各不相同,不是一个确定值,显然不能将它定义为波长.波长定义中应加上“在波的传播方向上”这样的限制.
机械波传播过程中,前面的质点依次带动后面的质点振动,后一个质点振动的相位总比前一个落后一些.因此,在波的传播方向上,即同一条波线上,“振动相位总是相同的两个相邻质点”,不好理解.在波的传播方向上,那些相对平衡位置的位移总是相同的质点,其振动相位相差2"的正整数倍.
因为ω=2πf,v=#f,所以
要任意时刻有y=y0,则x=n#(n=1,2,3,…).当n=1时,x=#,此时两质点振动相位差为2π.
所以,波长定义应改为“波传播时,在波的传播方向上,振动相位差为2π的质点之间的距离,叫做波长”.