當(dāng)疊加n個具有相同振幅和不同頻率的信號時,合成信號的頻譜由n條具有相同長度的譜線組成,并位于n個頻率點。我們可以看到光譜是不連續(xù)的。2波形疊加特性:疊加后的波形形狀與每個信號的頻率、初始相位和幅值有關(guān)。雖然它不再是正弦信號,但它必須是周期信號,并且周期與最低頻率分量的信號周期相同。
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答案是否定的。為了簡單起見,以一維機械剪切波為例。假設(shè)有一個波源,它在垂直于維度的方向上振動,并發(fā)出振幅為a的無阻尼正弦波。由于能量守恒,波源的功率=能量通量密度X波速。
如果將具有相同相位、頻率和波長的波疊加在該波上,則會增強所有波的相干性,振幅將加倍,能量將等于單個波的四倍,而不是兩倍。這是因為當(dāng)加入第二波時,兩個波源的功率會發(fā)生變化,分別受到另一波的影響,波源振動的彈性阻力會增大,所以功率不等于原來的功率。
相位不同但頻率相同的正弦波,疊加后會不會產(chǎn)生其他頻率的波形呢?沒有其他頻率波,這可以通過簡單的數(shù)學(xué)證明。
首先證明了:sin[\[Omega]t\[curlyphi]1]sin[\[Omega]t\[curlyphi]2
]可以化簡為:2cos(PHI)3)*sin(PHI1/2PHI2/2tOmega)
在上述公式中,前cos部分是一個常數(shù),后sin部分仍然是一個具有Omega頻率的正弦波。所以頻率不變。
上面的證明似乎太抽象了。讓我們考慮一個更生動的方法。Cos(x)可以看作是一個x角的向量在水平軸上的投影:
在T增大的過程中,即隨著時間的變化,第一個箭頭以ω的角速度繞原點逆時針旋轉(zhuǎn);同時,如果我們想再加一個正弦函數(shù),我們可以按照第一個向量畫一幅畫,再加上另一個向量。這個矢量也以一定的速度旋轉(zhuǎn)。很容易理解,如果兩者的角速度相同,它們之間的夾角就不會改變??雌饋硭鼈兪恰斑B接和集成的”。
此時,最終的總投影是疊加的正弦波,其角速度正好是原來兩個波的角速度,沒有變化。
這個結(jié)果也是非常合理的。如果頻率改變,相當(dāng)于兩個相同聲音的組合,頻率/音調(diào)也會改變。這將導(dǎo)致人們在不同的距離聽到不同的音調(diào)。這顯然與事實相反。另一個是輕。如果合成過程中頻率發(fā)生變化,光的顏色也會不穩(wěn)定。它會因光照強度的不同而變色,這與我們的日常觀察也不同。
正弦波和非正弦波區(qū)別?正弦波是信號中最單一的頻率成分,因為此信號的波形是數(shù)學(xué)正弦曲線。任何復(fù)雜的信號,如音樂信號,都可以看作是由許多不同頻率和大小的正弦波組成的。
非正弦波是指不符合正弦函數(shù)曲線的波。
由函數(shù)y=asin(ax,b)(a,a,b可以是任意實數(shù))繪制的圖形稱為正弦曲線。符合此曲線的波形稱為正弦波,不符合正弦函數(shù)曲線的波形稱為非正弦波。
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