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機械波是一種機械振動在介質(zhì)中的傳播過程，它需要特定的介質(zhì)來傳播，不能在真空中傳播。機械波與電磁波類似，但它們的產(chǎn)生機制不同。機械波的傳播速度取決于特定介質(zhì)的性質(zhì)，不同介質(zhì)中的傳播速度也不同。機械波
機械振動在介質(zhì)中的傳播
機械振動在介質(zhì)中的傳播稱為機械波（mechanical wave）。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機械波由機械振動產(chǎn)生，電磁波由電磁振蕩產(chǎn)生；機械波的傳播需要特定的介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播。
基本信息
| 中文名 | 機械波 |
| 外文名 | mechanical wave |
| 釋義 | |
| 分類 | 橫波和縱波 |
定義
機械波
產(chǎn)生的條件
機械波
2.是要有能夠傳播機械振動的介質(zhì)。
解釋
1、機械振動在媒質(zhì)中的傳播稱為機械波。產(chǎn)生機械波首先要有作機械振動的物體，亦即波源;其次要有能夠傳播這種機械振動的媒質(zhì)，只有通過媒質(zhì)質(zhì)點間的相互作用，才可能把機械振動向外傳播。例如，人發(fā)出的聲波是機械波，聲帶是波源，空氣是傳播機械振動的媒質(zhì)。
2、一類是由于紡紗機械上與牽伸有關(guān)的旋轉(zhuǎn)部件的運轉(zhuǎn)狀態(tài)不正常而造成的周期性變異，稱為機械波，在波譜圖上表現(xiàn)為“煙筒”狀突起，如果當
時，則該機械波對織物外觀影響較大。
3、稱為機械波。這種波在波譜圖上表現(xiàn)為某波長的波幅突然升高。機械波的峰高超過該波長的基本波譜高度的50%時，將對織物產(chǎn)生不良影響。
4、造成紗條粗細不勻呈規(guī)則變化，這種現(xiàn)象稱為“機械波”.在波譜圖上機械波的基本波形為許多凸起長條構(gòu)成的平滑曲線，當某一波長處有偶發(fā)性高凸起時為有害機械波俗稱“煙囪”。
5、音頻檢測基本原理：聲學(xué)測量原理機械振動在介質(zhì)中的傳播過程稱為機械波。聲波是機械波的一種是在彈性介質(zhì)中傳播的縱波其頻率在20～20000Hz范圍內(nèi)。
簡介
常見的機械波有：水波、聲波、地震波。
機械振動產(chǎn)生機械波，機械波的傳遞一定要有介質(zhì),有機械振動但不一定有機械波產(chǎn)生。
形成與傳播
形成條件
波源也稱振源，指能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量，并能發(fā)出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。
波源可以認為是第一個開始振動的質(zhì)點，波源開始振動后，介質(zhì)中的其他質(zhì)點就以波源的頻率做受迫振動，波源的頻率等于波的頻率。
廣義的介質(zhì)可以是包含一種物質(zhì)的另一種物質(zhì)。在機械波中，介質(zhì)特指機械波借以傳播的物質(zhì)。僅有波源而沒有介質(zhì)時，機械波不會產(chǎn)生，例如，真空中的鬧鐘無法發(fā)出聲音。機械波在介質(zhì)中的傳播速率是由介質(zhì)本身的固有性質(zhì)決定的。在不同介質(zhì)中，波速是不同的。
下表給出了
時，聲波在不同介質(zhì)的傳播速度，數(shù)據(jù)取自《普通高中課程標準實驗教科書-物理（選修3-4）》(2005年)[1]。單位
傳播方式與特點
為了說明機械波在傳播時質(zhì)點運動的特點，現(xiàn)以繩波（右圖）為例進行介紹，其他形式的機械波同理。
由此，我們可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中的每個質(zhì)點，在波傳播時，都只做簡諧振動（可以是上下，也可以是左右），機械波可以看成是一種運動形式的傳播，質(zhì)點本身不會沿著波的傳播方向移動。
機械波傳播的本質(zhì)
（圖）惠更斯原理
質(zhì)點的運動
機械波在傳播過程中，每一個質(zhì)點都只做上下(左右)的簡諧振動，即，質(zhì)點本身并不隨著機械波的傳播而前進，也就是說，機械波的一質(zhì)點運動是沿一水平直線進行的。例如：人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動，理想狀態(tài)下可看作做能量守恒的運動。阻尼振動為能量逐漸損失的運動.
為了說明機械波在傳播時質(zhì)點運動的特點，現(xiàn)已繩波(右下圖)為例進行介紹，其他形式的機械波同理[1]。
繩波是一種簡單的橫波，在日常生活中，我們拿起一根繩子的一端進行一次抖動，就可以看見一個波形在繩子上傳播，如果連續(xù)不斷地進行周期性上下抖動，就形成了繩波[1]。
把繩分成許多小部分，每一小部分都看成一個質(zhì)點，相鄰兩個質(zhì)點間，有彈力的相互作用。第一個質(zhì)點在外力作用下振動后，就會帶動第二個質(zhì)點振動，只是質(zhì)點二的振動比前者落后。這樣，前一個質(zhì)點的振動帶動后一個質(zhì)點的振動，依次帶動下去，振動也就發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播，從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點系上紅布條，我們還可以發(fā)現(xiàn)，紅布條只是在上下振動，并沒有隨波前進[1]。
由此，我們可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中的每個質(zhì)點，在波傳播時，都只做簡諧振動(可以是上下，也可以是左右)，機械波可以看成是一種運動形式的傳播，質(zhì)點本身不會沿著波的傳播方向移動。
對質(zhì)點運動方向的判定有很多方法，比如對比前一個質(zhì)點的運動；還可以用"上坡下，下坡上"進行判定，即沿著波的傳播方向，向上遠離平衡位置的質(zhì)點向下運動，向下遠離平衡位置的質(zhì)點向上運動。
惠更斯原理
惠更斯原理(Huygens principle)，惠更斯原理用于解釋球面波和平面波的傳播，此外還可以解釋波的反射、衍射的現(xiàn)象。
在總結(jié)許多實驗的基礎(chǔ)上，荷蘭科學(xué)家惠更斯提出：介質(zhì)中波陣面上每一個點（有無數(shù)個）都可以看成一個新的波源，這些新的波源發(fā)出的子波。經(jīng)過一定時間后，這些子波的包絡(luò)面就構(gòu)成下一時刻的波面。
根據(jù)惠更斯原理，我們可以解釋球面波的波面是怎樣形成的，右上圖中，點波源O發(fā)出的波在t時刻的波面是一個球面S，該球面上每一個點都可以看成一個新的點波源，它們各自向前發(fā)出球面子波，下一時刻（
）新的波面S'，就是這些子波波面相切的包絡(luò)面；平面波同理。
惠更斯原理的局限
①沒有說明子波的強度分布問題；
②沒有說明波為什么只能向前傳播，而不向后傳播的問題。
后來，菲涅耳對惠更斯原理作了重要的補充，形成惠更斯-菲涅耳原理，這些缺陷才被克服。
基本分類
橫波與縱波
（圖）機械波波長
橫波(transverse wave)
物理學(xué)中把質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波，稱作橫波。在橫波中，凸起的最高處稱為波峰，凹下的最低處稱為波谷。
繩波是常見的橫波。
縱波(longitudinal wave)
物理學(xué)中把質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波，稱作縱波。質(zhì)點在縱波傳播時來回振動，其中質(zhì)點分布最密集的地方稱為密部，質(zhì)點分布最稀疏的地方稱為疏部。
聲波是常見的縱波[1]。
描述
圖像描述（波形曲線）
（圖）簡諧波的波形曲線
波形曲線與振動圖像有差別，振動圖像是振動物體在不同時刻的位移，而波形曲線則是一個特定時刻所有質(zhì)點的位移。
波形曲線上，我們可以讀出同一時刻所有質(zhì)點的位移、方向，以及波長、周期等物理量。
簡諧波的波形曲線簡諧波(simple harmonic wave)
物理量描述
描述機械波的物理量同樣適用于電磁波，因此，這里“機械波”簡稱“波”
波長(wave length)
沿著波的傳播方向，兩個相鄰的、相對平衡位置的位移和振動方向總是相同的質(zhì)點間的距離稱作波長，常用λ表示。在橫波中，波長等于“波峰-波峰”的長度或“波谷-波谷”的長度；在縱波中，波長等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的長度。
頻率與周期
波速(wave speed)
波速為波長和頻率的乘積（
），表示波在的傳播速度。機械波在特定介質(zhì)中的傳播速度是固定的[1]。
物理性質(zhì)
機械波的物理性質(zhì)同樣適用于電磁波，因此，這里“機械波”簡稱“波”。
波的折射(refraction of wave)
在物理學(xué)中，我們把波在傳播過程中，由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為折射。
進一步研究表明，波在發(fā)生折射時，入射角與折射角存在如下關(guān)系：
v為波速；λ為波長
這一定律在光學(xué)中被稱作斯涅耳定律。
波的反射(reflection of wave)
在物理學(xué)中，把波遇到障礙時反射回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的反射。
波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開。這種現(xiàn)象叫做波的干涉。
產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同或者有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時波上各個質(zhì)點的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強或減弱的區(qū)域，因而不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成干涉圖樣。
①頻率相同
②振動方向相同
③相位相同或相位差恒定
波的疊加原理
波的疊加原理包含了兩點：
①各波源所激發(fā)的波可以在同一介質(zhì)中獨立地傳播，它們相遇后再分開，其傳播情況（頻率、波長、傳播方向、周相等）與未遇時相同，互不干擾，就好像其他波不存在一樣；
波的衍射(diffraction of wave)
（圖）波的衍射
①波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。
③相對于波長而言，障礙物的線度越大衍射現(xiàn)象越不明顯，障礙物的線度越小衍射現(xiàn)象越明顯。
參見：多普勒效應(yīng)
（圖）水波的多普勒效應(yīng)
參考資料
[1]
CNKI概念知識元庫[引用日期2012-02-06]
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作者
