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第三章 波與聲音

第三章 波與聲音. §3-1 波的傳播. 一、波 ( 動 ) (Wave) ：. 1. 波：彈性物質受外力擾動，引起物質在原位置附近做往復的運動，使相鄰物質再受擾動而傳遞下去的現象。 2. 波源 ( 振源 ) ：最初被擾動的地方。. 二、介質：傳遞波的物質。 如：水波－水、繩波－繩、彈簧波－彈簧、 聲波－空氣 … 。 ※ 波的傳播，只傳送 能量 ( 擾動 ) ，不傳送 物質 。. 三、 波的種類 ( 依 介質有無 分 ) ：. 須靠介質才能傳播－ 力學波 ( 機械波 ) ， 如：水波、繩波、彈 簧波、聲波 … 。

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第三章 波與聲音

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  1. 第三章 波與聲音 §3-1 波的傳播

  2. 一、波(動) (Wave) ： 1.波：彈性物質受外力擾動，引起物質在原位置附近做往復的運動，使相鄰物質再受擾動而傳遞下去的現象。 2.波源(振源)：最初被擾動的地方。

  3. 二、介質：傳遞波的物質。 如：水波－水、繩波－繩、彈簧波－彈簧、聲波－空氣…。 ※波的傳播，只傳送能量(擾動)，不傳送物質。

  4. 三、波的種類(依介質有無分)： 須靠介質才能傳播－力學波(機械波)， 如：水波、繩波、彈 簧波、聲波…。 不需介質就可傳播－非力學波。如：光 波、電磁波。

  5. 四、波的種類(依介質振動方向分)： 橫波(高低波)－介質振動方向與波前進方向垂直。 縱波(疏密波)－介質振動方向與波前進方向平行。

  6. 五、波形上介質各點的振動方向：

  7. 六、 單一波：單一個波形。 △連續週期波：連續不斷的週期性振動所產生的波形。

  8. 一、 △連續週期波：連續不斷的週期性振動所產生的波形。

  9. 七、波的特性 1.一次「完整的振動」：即產生一個完整的波形之振動。 ※2.一次完整的振動包含４個振幅。

  10. 八、名詞解釋： 1.波峰：偏離平衡位置最高的點。 2.波谷：偏離平衡位置最低的點。 3.波長λ：相鄰兩波峰(或波谷)之間的距離，以符號λ(lambda)表示，單位：cm或m。 4.振幅A：偏離平衡位置的最大距離。 5.週期T：一次完整振動所需的時間。單位：秒(s)。 6.頻率f：每秒鐘內的振動次數。單位：(1/秒)(1/s)或赫茲(Hz)。

  11. 九、週期與頻率之關係： 週期＝ (T＝ ) 頻率＝ (f＝ ) ∴週期×頻率＝1 ， (T × f＝1)

  12. 十、波速：波形移動的速率。 1.因振動體每做一次完整的振動，波恰前進一個波長的距離。 2.波速V＝ ＝ ×λ＝f ×λ ＝頻率×波長 3.波速V＝ 4.波速的單位：( )( )或( )( )

  13. 十一、波速與介質 1.波速僅與介質有關，和波長、頻率及振幅無關。 如：彈簧拉緊時比鬆弛時傳得快，細繩比粗繩傳得快。但同一條彈簧不管振動快、慢，波速均相同。 2.同一介質中，因波速不變，故波長與頻率成反比。 ∵V＝f ×λ ∴f與λ成反比。

  14. △十二、電磁波的歷史 1.英國馬克士威－計算出電磁波在真空中的波速＝光速≒3×108( )，推測光為電磁波的一種。 2.德國赫茲－以實驗證實電磁波的存在。 3.義大利馬可尼－發明無線電波的通訊。

  15. 十三、電磁波譜： 1. 高←───能量───→低 大←───頻率───→小 短←───波長───→長 γ Ｘ 紫 可 紅 微 無 射 光 外 見 外 波 線 線 線 光 線 電 波

  16. 電磁波譜：

  17. 2.無線電波(radio waves)－波長(λ)最長－常用於通訊。 3.微波(microwave)－因頻率與水分子振動頻率接近，易被水分子吸收，使水溫升高→微波爐。 4.可見光(visible light)－波長約400nm～700nm(4000Å～7000Å) ，含紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫色光， 能刺激人眼產生視覺。

  18. 5.紅外線(infrared rays)－易產生熱能(熱射線)。 6.紫外線(ultraviolet rays)－可殺菌，助於製造維生素D，但易使皮膚變黑或造成皮膚癌。

  19. 紫外線

  20. △紫外線指數(UVI) .87年七月起，將紫外線強度分15級，7級以上→過量，10級以上→危險。 .

  21. 7.X光(x-ray)－能量高，穿透力強，可穿透皮膚、肌肉，可協助醫生診斷病情。7.X光(x-ray)－能量高，穿透力強，可穿透皮膚、肌肉，可協助醫生診斷病情。 8.γ射線(γ-ray)－由原子核發出，波長最短、頻率最大，能量最高，用以治療癌症。

  22. §3-2 水波的反射與折射

  23. 一、以水波為實驗觀察對象的原因： 1.水波容易產生。 2.波速較慢。

  24. 二、波前 1.波前：相鄰所有波峰(或波谷)的連線。 2.波前進的方向必定與波前垂直。

  25. 三、水波 1.水面上的凸紋(波峰)，可使平行光線會聚而形成亮紋。 2.水面上的凹紋(波谷)，可使平行光線發散而形成暗紋。 3.相鄰兩亮紋(或兩暗紋)間的距離約為1個波長。

  26. 四、波的反射：行進的波遇到障礙物時，返回原介質的現象。 1.反射面(界面)：障礙物(或不同介質)的交界面。 2.入射線：入射波前進的方向線。 3.反射線：反射波前進的方向線。 4.法線：垂直於反射面的直線。 5.入射角：入射線和法線之間的夾角。 6.反射角：反射線和法線之間的夾角。

  27. 五、反射定律： 1.入射線、反射線和法線在同一平面上，且入射線、反射線分別在法線的兩側。 2.入射角等於反射角。 ※任何波的反射，必定遵守「反射定律」。

  28. 六、反射波與入射波的比較： 1.(因同一介質)波速、波長、頻率、週期均不變。 2.(因能量減少)振幅變小、前進方向改變。

  29. 七、直線波遇到直線形障礙物，反射後仍為直線波。七、直線波遇到直線形障礙物，反射後仍為直線波。 圓形波遇到直線形障礙物，反射後仍為圓形波。

  30. 八、折射現象 1.當波從一種介質進入另一種介質時，因不同介質的波速不相同，使波前進方向改變，稱為折射。 2.深水區波速快，淺水區波速慢。 3.水波從深水區進入淺水區時，因頻率不變，又波速＝頻率×波長，∴波長變短，使波速變慢。 4.反之，水波從淺水區進入深水區時，因頻率不變，又波速＝頻率×波長，∴波長變長，使波速變快。

  31. 九、折射定律(司乃耳定律)： 1.入射線、折射線、法線皆在同一平面上，且入射線、折射線分別在法線的兩側。 2.當波由速率快傳至速率慢的介質時，折射線偏向法線，折射角θt＜入射角θi 反之，當波由速率慢傳至速率快的介質時，折射線偏離法線，折射角θt＞入射角θi

  32. ※波速快→角度大。

  33. 十、折射波與入射波的比較： 1.只有頻率、週期不變。 2.(因不同介質)波速、波長、前進方向等皆改變、(因能量減少)振幅變小。

  34. §3-3 聲音的形成

  35. 一、產生聲音的條件： 1.物體迅速的振動 2.要有傳播聲音的介質。

  36. 實驗

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