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代入(7.76)式,可将ξ(x,t)改述成
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此式表明,沿着波线方向经过一个波长,振动的相位落后2π.
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图7-56所示的波沿着x轴正方向传播,称为右行波.如果波沿着x轴负方向传播,(7.76)和(7.78)式应修改为
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这样的波称为左行波.
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前已指出,波长λ是空间周期,可与类比,ω已称为时间方面的角频率,那么引入
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k可称为沿着传播方向的“空间角频率”.另一方面k也可解读为空间传播方向线上每个2π长度内包含的波长,因此改称k为波数.
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假设在Oxyz坐标空间中,平面简谐波沿着图7-57的x′轴方向传播,那么在与x′轴垂直的平面上各点P的振动量ξ相同.将P点在Oxyz坐标空间中的位置矢量记为r,那么P点的x′坐标应为x′=r·i′=i′·r,其中i′是x′轴的方向矢量.P点的振动量可表述为
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图 7-57
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将波数k矢量化为
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称k为波矢,则有
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上面讨论的是平面简谐波,在传播过程中振幅A保持不变,这是假设了平面波在传播过程中振动总能量守恒的结果.
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对于球面简谐波,以球心为坐标原点,设置径向朝外的r坐标,振动量ξ是r,t的函数.仍设波在传播过程中振动总能量守恒,考虑到振动能量密度与振幅平方成正比,球面面积与球半径r2成正比,因此球面波在沿r轴传播过程中,振幅将随r反比例地减小.与(7.78)式相应,球面简谐波振动量的时空分布可表述为
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