
[物] 球面波
The only stable solution is the diverging spherical wave.
只有发散球面波才是唯一稳定解。
For comparison, the incidences of plane and spherical wave are also analyzed.
作为比较,文中也对平面波和球面波的入射进行了分析。
For plane and spherical wave propagation, the analytic expressions of are obtained.
对于平面波和球面波传播的情况给出了到达角起伏方差的分析表达式。
The plane wave solution and spherical wave solution to free particles are also given.
在自由粒子的情况下给出了粒子的平面波解和球面波解。
The point blast induced spherical wave is the especial instance of the ellipsoid shock wave.
点源球面结构冲击波是旋转椭球面冲击波的特殊情况。
球面波(Spherical Wave) 是指波阵面(波前)呈同心球面状、从点波源向所有方向均匀传播的波动形式。其能量在三维空间中呈辐射状扩散,振幅随传播距离增大而衰减。以下是详细解释:
基本定义与特性
球面波由一个点状波源(如点光源、点声源)产生,波阵面是以波源为中心的球面。根据惠更斯原理,波源每一点都可视为新子波的源点,其包络面形成新的波阵面。球面波的数学表达式为:
$$ psi(r,t) = frac{A}{r} e^{i(kr - omega t)} $$
其中 ( A ) 为源点振幅,( r ) 为观察点到波源的距离,( k ) 为波数,( omega ) 为角频率。振幅与 ( r ) 成反比,体现了能量守恒导致的几何衰减。
物理意义与应用场景
与平面波的区别
球面波的波阵面为曲面,振幅随距离变化;而平面波的波阵面是平面,振幅恒定(理想模型)。当观察点距离波源极远时,球面波局部可近似为平面波。
权威参考来源:
(注:部分理论推导参考MIT开放课程《波动与振动》讲义,链接因平台限制未列出,可检索“MIT OpenCourseWare Wave Motion”获取。)
"Spherical wave"(球面波)是物理学中描述波动现象的重要概念,具体含义如下:
球面波指波阵面(wavefront)呈同心球面形状向外传播的波,其能量均匀地向所有方向扩散。典型例子包括:
在三维空间中,理想球面波的波动方程解为: $$ psi(r,t) = frac{A}{r} e^{i(kr - omega t)} $$ 其中:
特性 | 球面波 | 平面波 |
---|---|---|
波阵面形状 | 球面 | 平面 |
振幅变化 | 随距离衰减 | 保持恒定 |
适用场景 | 点源辐射 | 远场近似/无限大波源 |
当分析球面波时需注意:在远场区域($r gg lambda$),球面波局部可近似为平面波,这种近似极大简化了工程计算。实际应用中还需考虑介质吸收、障碍物衍射等因素对球面波传播的影响。
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