霍爾電壓是怎么形成的

霍爾電壓是怎么形成的

　　機械振動在介質中的傳播稱為機械波。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機械波由機械振動產生，電磁波由電磁振蕩產生;機械波的傳播需要特定的介質，在不同介質中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播，而電磁波(例如光波)可以在真空中傳播。下面由學習啦小編為你詳細介紹機械波的相關知識。

　　機械波形成的原因：

　　機械波與機械振動的關系

　　機械振動產生機械波，機械波的傳遞一定要有介質,有機械振動但不一定有機械波產生。

　　形成條件

　　波源

　　波源也稱振源，指能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量，并能發出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。

　　波源可以認為是第一個開始振動的質點，波源開始振動后，介質中的其他質點就以波源的頻率做受迫振動，波源的頻率等于波的頻率。

　　介質

　　廣義的介質可以是包含一種物質的另一種物質。在機械波中，介質特指機械波借以傳播的物質。僅有波源而沒有介質時，機械波不會產生，例如，真空中的鬧鐘無法發出聲音。機械波在介質中的傳播速率是由介質本身的固有性質決定的。在不同介質中，波速是不同的。

　　傳播方式

　　質點運動

　　機械波在傳播過程中，每一個質點都只做上下(左右)的簡諧振動，即，質點本身并不隨著機械波的傳播而前進，也就是說，機械波的一質點運動是沿一水平直線進行的。例如：人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動,理想狀態下可看作做能量守恒的運動.阻尼振動為能量逐漸損失的運動。

　　為了說明機械波在傳播時質點運動的特點，現已繩波(右下圖)為例進行介紹，其他形式的機械波同理。

　　繩波是一種簡單的橫波，在日常生活中，我們拿起一根繩子的一端進行一次抖動，就可以看見一個波形在繩子上傳播，如果連續不斷地進行周期性上下抖動，就形成了繩波[2] 。

　　把繩分成許多小部分，每一小部分都看成一個質點，相鄰兩個質點間，有彈力的相互作用。第一個質點在外力作用下振動后，就會帶動第二個質點振動，只是質點二的振動比前者落后。這樣，前一個質點的振動帶動后一個質點的振動，依次帶動下去，振動也就發生區域向遠處的傳播，從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點系上紅布條，我們還可以發現，紅布條只是在上下振動，并沒有隨波前進[2] 。

　　由此，我們可以發現，介質中的每個質點，在波傳播時，都只做簡諧振動(可以是上下，也可以是左右)，機械波可以看成是一種運動形式的傳播，質點本身不會沿著波的傳播方向移動。

　　對質點運動方向的判定有很多方法，比如對比前一個質點的運動;還可以用“上坡下，下坡上”進行判定，即沿著波的傳播方向，向上遠離平衡位置的質點向下運動，向下遠離平衡位置的質點向上運動。

　　傳播本質

　　在機械波傳播的過程中，介質里本來相對靜止的質點，隨著機械波的傳播而發生振動，這表明這些質點獲得了能量，這個能量是從波源通過前面的質點依次傳來的。所以，機械波傳播的實質是能量的傳播，這種能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用來發電，這是維持機械波(水波)傳播的能量轉化成了電能。

　　惠更斯原理

　　惠更斯原理用于解釋球面波和平面波的傳播，此外還可以解釋波的反射、衍射的現象

　　在總結許多實驗的基礎上，荷蘭科學家惠更斯提出：介質中波陣面上每一個點(有無數個)都可以看成一個新的波源，這些新的波源發出的子波。經過一定時間后，這些子波的包絡面就構成下一時刻的波面[2] 。

　　根據惠更斯原理，我們可以解釋球面波的波面是怎樣形成的，右圖中，點波源O發出的波在t時刻的波面是一個球面S1，該球面上每一個點都可以看成一個新的點波源，它們各自向前發出球面子波，下一時刻(t+△t)新的波面S2，就是這些子波波面相切的包絡面;平面波同理。

　　惠更斯原理的局限

　　①沒有說明子波的強度分布問題;

　　②沒有說明波為什么只能向前傳播，而不向后傳播的問題。

　　后來，菲涅耳對惠更斯原理作了重要的補充，形成惠更斯-菲涅耳原理，這些缺陷才被克服。

　　機械波的分類：

　　概述

　　隨著機械波的傳播，介質中的質點振動起來。根據質點的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關系，可以把機械波分為橫波和縱波兩類。

　　橫波

　　物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波，稱作橫波。在橫波中，凸起的最高處稱為波峰，凹下的最低處稱為波谷。

　　繩波是常見的橫波 。

　　縱波

　　物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波，稱作縱波。質點在縱波傳播時來回振動，其中質點分布最密集的地方稱為密部，質點分布最稀疏的地方稱為疏部。

　　聲波是常見的縱波。

　　物理性質：

　　機械波的物理性質同樣適用于電磁波，因此，這里“機械波”簡稱“波”

　　波的折射

　　在物理學中，我們把波在傳播過程中，由一種介質進入另一種介質時，傳播方向發生改變的現象稱為折射。

　　在波的折射中入射波的波線與法線的夾角稱為入射角，用i表示;折射波的波線與法線的夾角叫做折射角，用r表示。

　　折射定律

　　進一步研究表明，波在發生折射時，入射角與折射角存在如下關系

　　(sini)/(sinr)=v1/v2=λ1/λ2

　　v為波速;λ為波長

　　這一定律在光學中被稱作斯涅耳定律。

　　波的反射

　　在物理學中，把波遇到障礙時反射回來繼續傳播的現象稱為波的反射

　　反射定律

　　反射波線、入射波線和法線在同一平面內，反射波線與入射波線分別位于法線兩側，入射角等于反射角。

　　波的干涉

　　頻率相同的兩列波疊加，使某些區域的振動加強，某些區域的振動減弱，而且振動加強的區域和振動減弱的區域相互隔開。這種現象叫做波的干涉。

　　產生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同或者有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個波源沒有固定的相位差(相差)，相互疊加時波上各個質點的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強或減弱的區域，因而不能產生穩定的干涉現象，不能形成干涉圖樣。

　　兩列波的相干條件是：

　　①頻率相同

　　②振動方向相同

　　③相位相同或相位差恒定

　　波的疊加原理

　　波的疊加原理包含了兩點：

　　①各波源所激發的波可以在同一介質中獨立地傳播，它們相遇后再分開，其傳播情況(頻率、波長、傳播方向、周相等)與未遇時相同，互不干擾，就好像其他波不存在一樣;

　　②在相遇區域里各點的振動是各個波在該點所引起的振動的矢量和。

　　衍射是波的特有現象，一切波都能發生衍射.

　　①波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫做波的衍射.

　　②觀察到明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象.

　　③相對于波長而言，障礙物的線度越大衍射現象越不明顯，障礙物的線度越小衍射現象越明顯。

　　多普勒

　　多普勒效應是為紀念奧地利物理學家及數學家，克里斯琴·約翰·多普勒(Christian Johann Doppler)而命名的，他于1842年首先提出了這一理論。多普勒認為，物體輻射的波長因為光源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高 (藍移(blue shift))。在運動的波源后面，產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低 (紅移(red shift))。波源的速度越高，所產生的效應越大。根據光波紅/藍移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測方向運動的速度。除非波源的速度非常接近光速，否則多普勒位移的程度一般都很小。所有波動現象 (包括光波) 都存在多普勒效應。

　　駐波

　　頻率和振幅均相同、振動方向一致、傳播方向相反的兩列波疊加后形成的波。波在介質中傳播時其波形不斷向前推進，故稱行波;上述兩列波疊加后波形并不向前推進，故稱駐波。

　　測量兩相鄰波節間的距離就可測定波長。各種樂器，包括弦樂器、管樂器和打擊樂器，都是由于產生駐波而發聲。為得到最強的駐波， 弦或管內空氣柱的長度L必須等于半波長的整數倍，即，k為整數，λ為波長 。因而弦或管中能存在的駐波波長為，相應的振動頻率為，υ為波速。k=1時，，稱為基頻，除基頻外，還可存在頻率為kn1的倍頻。

　　入射波(推進波)與反射波相互干擾而形成的波形不再推進(僅波腹上、下振動，波節不移動)的波浪，稱駐波。駐波多發生在海岸陡壁或直立式水工建筑物前面。緊靠陡壁附近的海水面隨時間雖作周期性升降，海水呈往復流動，但并不向前傳播，水面基本上是水平的，這就是由于受岸壁的限制使入射波與反射波相互干擾而形成的。波面隨時間作周期性的升降，每隔半個波長就有一個波面升降幅度為最大的斷面，稱為波腹;當波面升降的幅度為0時的斷面，稱為波節。相鄰兩波節間的水平距離仍為半個波長，因此駐波的波面包含一系列的波腹和波節，腹節相間，波腹處的波面的高低雖有周期性變化，但此斷面的水平位置是固定的，波節的位置也是固定的。這與進行波的波峰、波谷沿水平方向移動的現象正好相反，駐波的形狀不傳播，故名駐波。當波面處于最高和最低位置時，質點的水平速度為零，波面的升降速度也為零;當波面處于水平位置時，流速的絕對值最大，波面的升降也最快，這是駐波運動獨有的特性。