柱面波

更新时间:2024-06-23 23:02

柱面波是波阵面为同轴柱面的波。设想在无限均匀媒质里有一无限长的均匀线声源,它所产生的波就是理想的柱面声波。在柱面声波中,声压振幅沿轴向分布是均匀的,沿径向与距轴的距离平方根成反比。其径向声强与离轴的距离的一次方成反比。交通繁忙的公路上,汽车往往连成一条线行驶,这些汽车可认为是线声源,所辐射的噪声就是柱面波。

简介

柱面波是波阵面为同轴柱面的波。设想在无限均匀媒质里有一无限长的均匀线声源,它所产生的波就是理想的柱面声波。在柱面声波中,声压振幅沿轴向分布是均匀的,沿径向与距轴的距离平方根成反比。其径向声强与离轴的距离的一次方成反比。交通繁忙的公路上,汽车往往连成一条线行驶,这些汽车可认为是线声源,所辐射的噪声就是柱面波。

柱面波的波函数

性质

(1)柱面波是由无限长同步线状振动源(同步线源)产生的波动;

(2)所谓同步线源是指这样一种振动源,在整条直线上所有点都是一个点源,各个点源的振动完全相同,在简谐振动下各点的初位相,频率振幅完全相同;

(3)在光学上可以用平面波照亮一个极细的长缝来获得近似的柱面波;

(4)需要注意的是,一般单色线光源不产生柱面波,因其上各点的振动不是同步的。

波函数

柱面波波函数应在柱面坐标系中描述,它的波函数可写为

其复振幅为

其中,A1为线光源的强度。

柱面波用平面波叠加表示

用一组传播方向垂直于z轴的平面波,可叠加成柱面波。

平面波表示为:

设T=cosθ,U=sinθ,x=dcosh,y=dsinh。柱面波则是利用不同方向角θ的平面波叠加而成。

令at-dcos(θ-h)=a,则有

将上式计算积分限由0~ π变换到a到a+△t,于是有

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