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式中up(k0)是波包中心波数k0对应的深水波的相速.
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7.6.4 波的反射
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波在一种介质中传播,到达介质端面(或端点)时,若端面(或端点)外无其他可供波继续传播的介质,波会从端面(或端点)反射回原介质,形成反射波.反射波的频率、波速与入射波的频率、波速相同.考察一维方向传播的波,任意入射波都可分解成一系列平面简谐波,每一列平面简谐波可泛记为,为数学上处理方便,改取复数形式,其中.反射波可记为,其中是复数形式的反射系数.介质中合成波是入射波与反射波的叠加,即为
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将介质的反射端位坐标取为x=0,下面就两种情况分别求解.
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第一种情况,端位是自由的,即无外力作用,那么介质中其他部位施于端位无穷小质元的作用力也应为零.在机械波(例如弹性介质中的纵波、弦上的横波)中,这表现为
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即有
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则
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这种情况下,反射波与入射波有可能在介质中形成端位为波腹的驻波.在无重力的空间,让一根匀质细绳伸直,一端自由,另一端用手握住上下抖动,适当选定抖动频率,稳定后绳中可出现此类驻波.
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第二种情况,端位是固定不动的,即有
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得
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在端位上,反射波振动量与入射波振动量之间有π相位突变,这就是本章例26已提及的半波损现象.反射波与入射波,此时有可能在介质中形成端位为波节的驻波.伸直的细绳一端固定在墙上,另一端用手握住上下抖动,绳中可能会出现此类驻波.
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