中波基础理论讲义(二)

中波广播理论基础概述无线电波一、无线电波的定义无线电波是指在自由空间传播的射频频段的电磁波。

无线电波是电磁频谱的一部分，它像水池中的波纹一样向个各方向传播。

电磁波：磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。

交变的电磁场不仅可能存在于电荷、电流或导体的周围，而且能够脱离其产生的波源向远处传播，传播速度与光的传播速度一样，这种在空间内以—定速度传播的交变电磁场，称为电磁波。

无线电技术中使用的这一段电磁波通常称为无线电波。

图2.1.1 电磁波传播示意图二、无线电波的传播方式及传播特点无线电波主要的传播方式有：地波、天波和沿直线传播的空间波。

无线电波和光波的传播速度一样（3×108米／秒），具有直射、绕射、反射、折射的传播能力。

地波：地波是沿地球表面空间向外传播的无线电波。

地波的传播特点：频率越高，地面吸收越多，损耗越大。

因此只有长波和中波能在地面传播。

地波不受气候影响，传播比较稳定可靠。

但在传播过程中，能量被大地不断吸收，因而传播距离不远。

所以地波适宜在较小范围里的通信和广播业务使用。

天波：天波也即电离层波。

地球大气层的高层约100Km处存在着“电离层”。

无线电波进入电离层时其方向会发生改变，出现“反射”。

因为电离层折射效应的积累，电波的入射方向会连续改变，最终会“拐”回地面，电离层如同一面镜子会反射无线电波。

我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。

天波的传播特点：电离层能反射电波，也能吸收电波。

对频率很高的电波吸收的很少。

短波和中波是利用电离层反射传播的最佳波段，它可以借助电离层这面“镜子”反射传播，被电离层反射到地面后，地面又把它反射到电离层，然后再被电离层反射到地面，经过几次反射，可以传播很远。

空间波：空间波是沿直线传播的无线电波。

它包括由发射点直接到达接收点的直射波和经地面反射到接收点的反射波。

空间波的传播特点：空间波传播距离一般限于视距范围，因此又叫视距传播。

《波的基础知识综合性概述》一、引言波是自然界中一种极为普遍的现象，从我们日常生活中听到的声音、看到的光，到地震产生的地震波、无线电通信中的电磁波等，波无处不在。

理解波的基础知识对于我们认识世界、应用科学技术以及推动社会发展都具有至关重要的意义。

本文将从波的基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面对波的基础知识进行全面的阐述与分析。

二、波的基本概念1. 定义与特征波是一种扰动或振动在空间或介质中的传播现象。

它具有以下几个主要特征：（1）周期性：波在传播过程中具有一定的周期，即完成一次完整的振动所需要的时间。

（2）振幅：表示波的强度或大小，通常是波的最高点或最低点到平衡位置的距离。

（3）波长：指波在一个周期内传播的距离，通常用希腊字母λ表示。

（4）频率：单位时间内波完成的周期数，用赫兹（Hz）表示。

频率与周期成反比关系，即 f = 1/T，其中 f 是频率，T 是周期。

2. 波的分类波可以根据不同的标准进行分类：（1）按介质分类：- 机械波：需要依靠介质才能传播的波，如声波、水波等。

机械波的传播速度取决于介质的性质。

- 电磁波：不需要介质就能传播的波，如可见光、无线电波等。

电磁波在真空中的传播速度是恒定的，约为3×10⁸m/s。

（2）按振动方向与传播方向的关系分类：- 横波：振动方向与传播方向垂直的波，如电磁波中的光波、绳子上的波动等。

横波具有偏振现象。

- 纵波：振动方向与传播方向平行的波，如声波、弹簧上的波动等。

纵波具有疏密相间的特点。

三、波的核心理论1. 波动方程波动方程是描述波的传播规律的数学方程。

对于机械波，波动方程可以表示为：y(x,t)=A*sin(kx - ωt + φ)其中，y(x,t)表示在位置 x 和时间 t 处的位移，A 是振幅，k 是波数（k = 2π/λ），ω 是角频率（ω = 2πf），φ 是初相位。

对于电磁波，波动方程可以用麦克斯韦方程组来描述，该方程组揭示了电场和磁场的相互关系以及电磁波的传播规律。

《电磁波的传播》讲义一、电磁波的发现与定义在人类探索自然的历程中，电磁波的发现无疑是一项具有重大意义的成就。

那么，什么是电磁波呢？电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。

19 世纪，麦克斯韦在总结前人研究成果的基础上，提出了著名的麦克斯韦方程组，从理论上预言了电磁波的存在。

而后，赫兹通过实验成功地产生和检测到了电磁波，从而证实了麦克斯韦的理论。

电磁波的存在无处不在，从我们日常使用的手机通信、无线网络，到广播电视信号的传输，再到太阳辐射出的光和热，都离不开电磁波的传播。

二、电磁波的性质电磁波具有一些独特的性质。

首先，电磁波是横波，这意味着其电场和磁场的振动方向都与波的传播方向垂直。

其次，电磁波在真空中以光速传播，其速度约为 3×10^8 米/秒。

电磁波的频率和波长是两个重要的参数。

频率指的是电磁波在单位时间内振动的次数，而波长则是电磁波在一个周期内传播的距离。

它们之间存在着密切的关系：速度＝频率×波长。

电磁波的能量与其频率成正比，频率越高，能量越大。

例如，紫外线的频率高于可见光，因此其能量更强，对生物体可能造成的损害也更大。

三、电磁波的传播方式电磁波的传播主要有三种方式：地波传播、天波传播和空间波传播。

地波传播是指电磁波沿着地球表面传播。

由于地球表面存在一定的导电性能，地波能够沿着地表弯曲传播，适合中波和长波的传播。

但地波传播会受到地表障碍物和地球曲率的影响，传播距离相对有限。

天波传播是指电磁波被发射到高空的电离层，经过折射和反射后回到地面。

这种传播方式适合短波通信，能够实现远距离的信号传输。

但电离层的状态会受到昼夜、季节和太阳活动的影响，导致信号的稳定性较差。

空间波传播则是指电磁波直接在空间中直线传播，通常用于超短波和微波的通信，如卫星通信、雷达等。

空间波传播的距离较近，需要在视线范围内建立收发端，并且容易受到障碍物的阻挡。

章末总结一、波的形成及传播规律机械振动在介质中传播形成机械波, 质点振动一个周期, 波向前传播一个波长, 因此波的传播具有时间、空间的周期性. 故对机械波的形成与传播规律, 应掌握以下几点:1. 波源做简谐运动, 在波的传播方向上的介质质点也跟随做同频率的简谐运动, 各质点的振动频率都等于波源的振动频率. 波源从平衡位置开始振动的方向, 也就是介质中各质点起始振动的方向.2. 离波源较远的质点是由于离波源较近的质点的带动而开始振动的, 因而离波源较远的质点开始振动的时刻总是落后于离波源较近的质点.3. 在一个周期T内, 波源完成一次全振动, 波在介质中传播的距离为一个波长. 波传播的距离为多少个波长, 则所用的时间为多少个周期. 波传播的距离x、波速v、波源的振动时间(即波传播的时间)t、波长λ、周期T、频率f之间的关系为: x＝vt＝＝λft4. 在同一均匀介质中, 机械波匀速传播, 波形沿波的传播方向平移.例1如图1所示, 一列简谐横波沿x轴正方向传播, 实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5 s(T>0.5 s)时的波形．能正确反映t3＝7.5 s时波形的图是()图1答案D解析由题图可知＝0.5 s, T＝2 s, t3＝7.5 s＝3T, 再由特殊点振动法可以确定D选项正确.二、波的图像与振动图像的区别与联系由于波的图像与振动图像形状相似, 很多同学在应用时容易混淆. 因此面对波的图像和振动图像问题时要按如下步骤来分析:1. 先看两轴: 由两轴确定图像种类.2. 读取直接信息: 从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波的图像上可直接读取波长和振幅.3. 利用波速关系式: 波长、波速、周期间一定满足v＝λ/T＝λf.例2(多选)图2甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图, P是平衡位置为x＝1 m处的质点, Q是平衡位置为x＝4 m处的质点, 图乙为质点Q的振动图像, 则下列说法正确的是()图2A. 该波的周期是0.10 sB. 该波的传播速度为40 m/sC. 该波沿x轴的负方向传播D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s, 质点P通过的路程为30 cm答案BC解析由题图乙知该波的周期是0.20 s, 故A错误. 由题图甲知波长λ＝8 m, 则波速为: v＝＝m/s＝40 m/s, 故B正确. t＝0.10 s时, 由题图乙知质点Q正向下运动, 根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播, 故C正确. 该波沿x轴负方向传播, 此时P点正向上运动. 从t ＝0.10 s到t＝0.25 s经过的时间为Δt＝0.15 s＝T, 由于t＝0.10 s时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处, 所以质点P通过的路程不是3A＝30 cm, 故D错误.三、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∈N, 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∈N, 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剩下的那段时间.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, 即它有沿x正向或负向传播的可能.4. 质点振动的双向性：质点虽在振动, 但在只给出位置的情况下, 质点振动有沿＋y和－y两个方向的可能.例3如图3所示, 实线是某时刻的波形图线, 虚线是0.2 s后的波形图线．图3(1)若波向左传播, 求它传播的距离及最小距离；(2)若波向右传播, 求它的周期及最大周期；(3)若波速为35 m/s, 求波的传播方向．答案见解析解析(1)由题图知, λ＝4 m, 若波向左传播, 传播的距离的可能值为Δx＝nλ＋λ＝(4n＋3) m (n＝0,1,2, ……)最小距离为Δxmin＝3 m, 此时n＝0.(2)若波向右传播, Δx＝(nλ＋λ) m,所用时间为Δt＝(n＋)T＝0.2 s, 故T＝s(n＝0,1,2, ……), 所以最大周期为Tmax＝0.8 s, 此时n＝0.(3)Δx＝v·Δt＝35×0.2 m＝7 m＝(λ＋3) m, 所以波向左传播.1．(多选)一列简谐横波正沿着x轴正方向传播, 波在某一时刻的波形如图4所示, 则此时刻()图4A. x＝3 m处质点正沿y轴正方向运动B. x＝6 m处质点的速度为零C. x＝7 m处质点的加速度方向沿y轴负方向D. x＝8 m处质点的合外力为零答案AC解析由“带动法”可判定x＝3 m处质点正沿y轴正方向运动, A正确；x＝6 m处质点正好处于平衡位置, 其速度最大, B错；x＝7 m处质点受合外力沿y轴负方向, 其加速度方向沿y轴负方向, C正确；x＝8 m处质点正好位于最大位移处, 所受合外力最大, D错.2．一列简谐横波沿直线由a向b传播, 相距10.5 m的a、b两处的质点振动图像如图5中a、b所示, 则()图5A. 该波的振幅可能是20 cmB. 该波的波长可能是8.4 mC. 该波的波速可能是10.5 m/sD. 该波由a传播到b可能历时7 s答案D解析由题图知振幅A＝10 cm；λ＝10.5 m, 则不论n取任何非负整数都不可能得到8.4 m；由题图可以看出T＝4 s, v＝＝＝, 显然波速不可能是10.5 m/s.由图像分析可知, 经历时间可能为t＝T, 所以可能历时7 s.3.一列简谐横波沿x轴传播, t＝0时的波形如图6所示, 质点a与质点b相距1 m, a质点正沿y轴正方向运动；t＝0.02 s时, 质点a第一次到达正向最大位移处, 由此可知()图6A. 此波的传播速度为25 m/sB. 此波沿x轴正方向传播C. 从t＝0时起, 经过0.04 s, 质点a沿波传播方向迁移了1 mD．t＝0.04 s时, 质点b处在平衡位置, 速度沿y轴负方向答案A解析由题可知波长λ＝2 m, 周期T＝0.08 s, 则v＝＝25 m/s, A对；由a点向上运动知此波沿x轴负方向传播, B错；质点不随波迁移, C错；t＝0时质点b向下运动, 从t＝0到t＝0.04 s经过了半个周期, 质点b回到平衡位置沿y轴正方向运动, D错.4．图7为一简谐波在t＝0时刻的波形图, 介质中的质点P做简谐运动的表达式为y＝Asin 5πt, 求该波的速度, 并画出t＝0.3 s时的波形图(至少画出一个波长)．图7答案见解析解析由简谐运动表达式可知ω＝5πrad/s, t＝0时刻质点P向上运动, 故波沿x轴正方向传播．由波形图读出波长λ＝4 m.T ＝2πω① 由波速公式, 知v ＝λT② 联立①②式, 代入数据可得 v ＝10 m/st ＝0.3 s 时的波形图如图所示.。

初中波的传播知识点总结波的传播知识点总结波是一种在媒介中传播能量和信息的形式。

我们常见的波有声波、光波和水波等。

了解波的传播知识，可以帮助我们更好地理解自然界中的现象，并应用于科学研究和工程技术中。

以下是初中波的传播知识点总结。

一、机械波和电磁波波分为机械波和电磁波两大类。

机械波是需要媒介介质才能传播的波，如声波、水波等。

而电磁波是以电磁场为媒介，可以在真空中传播的波，如光波、无线电波等。

二、波的特性1. 幅度：波的幅度表示波的振幅大小，即波峰或波谷到波的平衡位置的距离。

2. 频率：波的频率指的是单位时间内波的周期数，以赫兹（Hz）表示。

频率与波长的倒数成正比。

例如，频率为50Hz的波就是指每秒钟震荡50次的波。

3. 波长：波长是波的相邻两个相位相同点之间的距离，通常用λ表示。

与频率成反比，即频率越高，波长越短。

4. 传播速度：波的传播速度指的是波在媒介中传播的速度。

传播速度与波长和频率有关。

5. 反射和折射：当波遇到界面时，一部分波会返回原来的介质，发生反射；而另一部分波会进入新的介质，发生折射。

反射和折射的规律可由斯涅尔定律描述。

6. 惠更斯原理：惠更斯原理指出，波在传播过程中会沿着每一个波前面的点作波的新的发射源。

这一原理有助于解释波的传播和干涉现象。

声波是一种机械波，需要通过介质传播，常见的介质有空气、水和固体。

声音是由物体震动产生的，震动通过媒介的分子振动，从而传递声波。

1. 频率和音调：声波的频率决定了声音的音调，频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。

2. 声速：声波在空气中的传播速度约为343米/秒。

声速与介质有关，不同介质的声速不同。

3. 声音的传播：声波在空气、水和固体中传播时，会发生折射和反射，还会受到障碍物的干扰。

4. 回声原理：回声是声波遇到障碍物后反射回来的声音，通过测量回声的时间间隔可以计算出物体与障碍物的距离。

四、光波光波是一种电磁波，是由电磁场的振荡产生的。

光波的传播速度在真空中为光速，约为3×10^8米/秒。

波动理论波的干涉知识点总结波动理论是物理学中的重要概念之一，而波的干涉是波动理论中的一个重要内容。

本文将对波动理论和波的干涉的知识点进行总结。

1. 波动理论概述波动理论研究的是波的传播和相互作用规律。

波动可以分为机械波和电磁波两种。

机械波是指需要介质传播的波，如水波、音波等；而电磁波则是指在真空中传播的波，如光波、无线电波等。

2. 波的干涉基本概念波的干涉是指两个或多个波在空间中叠加形成新的波的现象。

干涉现象既可以是波的增强，也可以是波的衰减。

波的干涉是波动理论中的重要实验现象之一，它可以解释许多自然界中的现象，如光的干涉对光的颜色和光的强度的影响等。

3. 干涉的条件波的干涉需要满足以下两个条件：(1) 干涉波源的波长必须相同。

(2) 干涉波源的波前必须是相干的。

4. 干涉的类型波的干涉可以分为构成干涉和破坏干涉两种类型。

(1) 构成干涉：两个或多个波叠加在一起，强度增强，形成明暗相间的干涉条纹。

这种干涉常见于光的干涉现象，如杨氏双缝干涉、杨氏单缝干涉等。

(2) 破坏干涉：两个或多个波叠加在一起，强度减弱，形成消失的干涉条纹。

这种干涉现象常见于声音的干涉现象，如声音的多普勒效应等。

5. 干涉的干涉条纹干涉的干涉条纹是指波的干涉形成的明暗相间的条纹。

干涉条纹的形状、间距等特性与干涉波源的性质有关。

当干涉波源为平行波时，干涉条纹为等间距直线条纹；当干涉波源为球面波时，干涉条纹为同心圆条纹。

6. 干涉的应用波的干涉在科学和工程技术中有广泛的应用。

(1) 光的干涉在光学领域有重要的应用，如干涉测量、干涉仪器等。

(2) 声波的干涉在声学领域有重要的应用，如音响系统、声纳系统等。

(3) 电磁波的干涉在通信领域有重要的应用，如天线设计、无线电波传输等。

总结：波动理论是物理学中的重要内容，而波的干涉则是波动理论中的重要现象之一。

波的干涉需要满足条件，并可分为构成干涉和破坏干涉两种类型。

干涉现象形成的干涉条纹具有特定的形状和特性。