波動力學：水波的傳播

描述

P1.6.4.1 激起圓形和直線水波

P1.6.4.2 水波中的惠更斯原理

P1.6.4.3 不同深度中水波的傳播

P1.6.4.4 水波的折射

P1.6.4.5 水波的多普勒效應

P1.6.4.6 水波在直障礙物上的反射

P1.6.4.7 水波在曲障礙物上的反射

波傳播的基本概念可以特別清晰地通過水波來解釋，因為它們的傳播可以用肉眼觀察到。

實驗P1.6.4.1研究了圓形和直線波的特性。波長λ作為激發頻率f的函數進行測量，這兩個值用於計算波速度

\(v = f \cdot \lambda\)

 

實驗P1.6.4.2的目的是驗證惠更斯原理。在這個實驗中，直線波撞擊邊緣、窄縫和光柵。我們可以觀察到傳播方向的改變，圓形波的產生以及圓形波的叠加形成一條直線波。

實驗P1.6.4.3和P1.6.4.4旨在研究不同水深中水波的傳播。較深的水深對應較低的折射率n。實際應用包括棱鏡、雙凸透鏡和雙凹透鏡作為水波的實際應用。

\(\frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = \frac{\lambda_2}{\lambda_1}\)

 

實驗P1.6.4.5觀察了圓形水波中不同波激發器速度u下的多普勒效應。

實驗P1.6.4.6和P1.6.4.7研究了水波的反射。當直線和圓形波在直牆上反射時，“波束”遵循反射定律。當直線波被曲障礙物反射時，最初平行的波束將根據障礙物的曲率向收斂或發散方向傳播。我們可以觀察到聚焦到一個焦點，或者從一個明顯的焦點發散，就像光學中的情況一樣。