[典例2] 沿x轴负方向传播的简谐波在t=0时刻的波形如图所示,已知波速v=5 m/s,试画出平衡位置在x=10 cm的质点A的振动图象。
[解析] 由于波沿x轴负方向传播,所以t=0时刻A点向下振动,由题图可知λ=10 cm。
由v=得T== s=0.02 s,则可画出质点A的振动图象如图所示。
[答案] 见解析图
2.由振动图象确定波的图象
这类问题的一般情况是:给出振动图象和波的传播方向,便可画出任一时刻的波形图;或是给出两个质点的振动图象,加上两质点平衡位置的间距和波源方位,便可画出多种情况下的波形图。
[典例3] P、Q是一列简谐横波中的两质点,它们的平衡位置相距1.5 m,各自的振动图象如图中的实线和虚线所示。若P比Q离波源近,试画出波速最大情况下t=0时刻波的图象。
[解析] 根据振动图象可知:该波的周期T=4 s。波速最大,即波长最长时,可得1.5 m是在一个波长之内。由题图可知,0至1 s,P由正向最大位移的位置运动到平衡位置,Q点由平衡位置运动到负向最大位移的位置,P又比Q距波源近,故Q达到P的状态经历的时间为T,即波向前传播了λ的距离。
即=1.5 m,所以λ=2 m。
则t=0时,波的图象如图所示。
[答案] 见解析图
波动问题的多解性 波动问题出现多解性的原因:
(1)空间周期性:波在均匀介质中传播时,传播的距离Δx=nλ+x0(n=0,1,2,...),式中λ为波长,x0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离。
(2)时间周期性:波在均匀介质中传播的时间Δt=nT+t0(n=0,1,2,...),式中T表示波的周期,t0表示总时间中除去周期的整数倍部分后余下的那段时间。
(3)传播方向的双向性:本章中我们解决的都是仅限于波在一条直线上传播的情况,