横波传播方向和质点振动方向

横波传播方向和质点振动方向

机械横渡的传播方向和质点振动方向的判断方法有多种．现介绍几种易记，且迅速、准确的判断方法．

1．追逐法

在波的传播过程中，后面质点的振动是在前面质点的带动下发生的．后一个质点总是重复前一个质点的振动，即后一个质点总是追逐前一个质点．据此，我们只要知道了波的传播方向，就能判断出各质点的振动方向；反过来，如果已知某质点的振动方向，就能判断波的传播方向．我们把这种判断方法叫“追逐法”．

【例题】图1所示为一机械横波某一时刻的波形图象，已知A质点此时振动方向向上．（1）判断这列波的传播方向．（2）判断质点 B、C、D的振动方向．

解析：（1）由于此时刻质点A向上振动，即向位移增大的方向运动，质点A右侧相邻的质点A′的位移大于此时刻质点A 的位移，质点A是追逐质点A′的运动，所以这列波是向左传播的，如图2所示．

（2）因为这列波向左传播，质点B、C、D必定都追逐其右侧相邻质点的运动，分别找出质点B、C、D右侧相邻的质点B′、C′、D′，如图2所示．由图知此时刻质点B′的位移小于质点B的位移，所以此时刻质点B向位移变小的方向振动，即向下振动．同理可判断，此时刻质点C向下振动，质点D向上振动．

2．同侧法

图3为某一时刻一列向右传播的横波的波形，质点A和B之间的各个质点为追逐左面的质点都向下振动，质点B和C 之间的各个质点为追逐它们左侧相邻质点都向上振动．如果我们在波形图上的各个质点上，沿竖直方向用箭头标出各质点的振动方向，在水平方向用箭头标出波的传播方向，可以看出这两种箭头总是位于波形图线的同侧．利用这一规律可以迅速判断出波的传播方向和质点的振动方向．我们把这种判断方法称“同侧法”．

在前述例题中，表示质点A振方向向上的箭头在A处波形图线的左侧，根据同侧法可知，表示波的传播方向的箭头也必在波形图线左侧，即这列波向左传播．然后在质点B处画出指向左方的箭头表示波的传播方向，这个箭头在波形图线的左侧，根据同侧法，表示质点B振动方向的箭头应向下，即质点B此时刻振动方向向下．同理可判断质点C、D此时刻的振动方向如图4所示．

3．反传法

图5甲为某一时刻一列向右传播的横波，图5乙为某一时刻向左传播的横波，各质点的振动方向如图所示，其中波峰和波谷处箭头方向表示该质点振动趋势方向（即下一时刻的振动方向）．由图可以看出，波峰质点振动趋势方向总沿y轴负方向，波谷质点振动趋势方向总沿y轴正方向，而且以波峰或波谷质点为界，两侧质点的振动方向总相反．若波向右传播，波峰（或波谷）左侧的质点振动方向一定跟波峰（或波谷）质点的振动趋势方向相同；若波向左传播，波峰（或波谷）右侧的质点振动方向一定与波峰（或波谷）质点的振动趋势方向相同．反过来，若波峰（或波谷）左侧质点的振动方向与波峰（或波谷）质点的振动趋势方向相同，这列波一定向右传播；若波峰（或波谷）右侧质点的振动方向与波峰（或波谷）质点的振动趋势方向相同，这列波一定向左传播．由此就可快捷准确地判断波的传播方向或质点的振动方向．我们把这种判断方法称“反传法”．

在前述例题中，质点A向上振动，是波谷右侧的质点与波谷质点振动趋势方向相同，由反传法知这列波向左传播．对于这列向左传播的波，波峰右侧的质点B、C应与波峰质点的振动趋势方向相同，即质点B、C都向下振动．波谷右侧的质点D与波谷质点的振动趋势方向相同，故质点D向上振动，如图6所示．