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1、1、地震波与其它波动现象（如，光波、电磁波）一样，有反射、透射、衍射、散射等现象；也满足：惠更斯原理（Huygens Principle）和费尔马原理（Fermat s Principle）。但控制地震波传播的最基本原理仍是牛顿定律，即：牛顿定律在连 续介质力学中的表达形式 PS、弹性力学的物理基础：牛顿定律在多体问题中的应用（弹性力学的研究对象 是有大量“质点”构成的“质点系”，是典型的“多体问题”。）2、光学中的 Fermat 定理:“光在介质中传播的路径为走时（travel-time）最小 的路径”地震学中的 Fermat 定理：地震波在介质中传播的路径为走时最小的路径.条件：a介质均匀
2、 b 高频近似：Fermat 定理是地震波的高频近似解（当高频近似条件不 满足时，地震波的传播不能够用Fermat 定理来描述，必须严格求解原始的波动 方程）PS、高频近似：地震波的特征波长远小于所研究问题的特征尺度。1 3、地震射线：能量束的宽度（d）反比于频率（f）：d f f d 0 当 时，能量束成为“线”（射线）（能量越大，波动越小，可视为射线）4、非均匀介质中的地震射线 5、在一定的边界条件下（自由边界条件下一一边界上无任何力），弹性波动方 程还给出面波和自由振荡解。A 体波：P 波，S 波 B 面波 C 自由震荡 6、体波 在无界弹性介质中，存在两种基本类型的弹性波：（体波）PS
3、、体波：VpVs，理论上说应该先摇后颠，但事实上是先颠后摇，是因为地 球密度不同，波有弯曲，所以波从地下过来，而非从旁边过来，这种从地下来的 波叫体波（1）纵波（Longitudinal wave,or Compressional wave）:质点振动方向与 振动（能量）传播方向一致-传播速度为：VP E（2）横波（Transverse wave,or Shear wave）:质点振动方向与振动（能量）传播方向垂直-传播速度为 VS 纵波速度比横波速度大（一般为：Vp 3VS）因此，在地震记录上纵波总是首先到达。所以，纵波也被称为 P 波（Primary wave）;横波也被称为 S 波（Se
4、condary wave）波传播的最基本原理仍是牛顿定律即牛顿定律在连续介质力学中的表达形式弹性力学的物理基础牛顿定律在多体问题中的应用弹性力学的研究对象是有大量质点构成的质点系是典型的多体问题光学中的定理光在介质中传播的路径为波的高频近似解当高频近似条件不满足时地震波的传播不能够用定理来描述必须严格求解原始的波动方程高频近似地震波的特征波长远小于研究问题的特征尺度地震射线能量束的宽度反比于频率时能量束成为线射线当能量越大波动还给出面波和自由振荡解体波波波面波自由震荡体波在无界弹性介质中存在两种基本类型的弹性波体波体波理论上说应该先摇后颠但事实上是先颠后摇是因为地球密度不同波有弯曲所以波从地下
5、过来而非从旁边过来这种从地下来的PS、忘未名湖里扔皮球，求职上下震，不往两边走（横波一一但能量由中间向 两边走）7、面波 A 性质：（1）能量分布（简正振型）；（2）频散特征：不同的介质影响面波，面波的频率不同一一通过面波频率推 算地质结构反演的过程，可用于找矿 B 面波的类型（1）Love 波（勒夫波）：质点运动 像蛇一样左右摇摆（2）Rayleigh 波（瑞利波）：质点运动一一逆境的椭圆 C 应用反演 D 用面波研究地震震源一一条件：大地震 8、地球的自由振荡 A 分类（1）环形振荡：扭动（2）球型振荡：收放均匀收放/椭圆和圆的变化/不均匀收放 B 自由振荡的频散特征一一应用（也可用于天体
6、物理学、行星学等）C 影响自由振荡周期的因素：（1）自转（2）横向非均匀性 9、地震波的波序：P 波 S 波 Love 面波 rayleigh 面波 波传播的最基本原理仍是牛顿定律即牛顿定律在连续介质力学中的表达形式弹性力学的物理基础牛顿定律在多体问题中的应用弹性力学的研究对象是有大量质点构成的质点系是典型的多体问题光学中的定理光在介质中传播的路径为波的高频近似解当高频近似条件不满足时地震波的传播不能够用定理来描述必须严格求解原始的波动方程高频近似地震波的特征波长远小于研究问题的特征尺度地震射线能量束的宽度反比于频率时能量束成为线射线当能量越大波动还给出面波和自由振荡解体波波波面波自由震荡体波
7、在无界弹性介质中存在两种基本类型的弹性波体波体波理论上说应该先摇后颠但事实上是先颠后摇是因为地球密度不同波有弯曲所以波从地下过来而非从旁边过来这种从地下来的10、机械波产生的条件 波源产生机械振动的振源 弹性介质传播机械振动的介质 PS、波动是波源的振动状态或振动能量在介质中的传播，介质的质点并不随 波前进。11、在固体中可以传播横波或纵波，在液体、气体（因无剪切效应）中只能传播纵 波。12、波阵面和波射线 波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成的面（简称波面）。波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波面即是波前。波前只有一 个。波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线的指向表示
8、波的传播方向。（1）平面波：波面为平面 2）球面波：波面为球面波传播的最基本原理仍是牛顿定律即牛顿定律在连续介质力学中的表达形式弹性力学的物理基础牛顿定律在多体问题中的应用弹性力学的研究对象是有大量质点构成的质点系是典型的多体问题光学中的定理光在介质中传播的路径为波的高频近似解当高频近似条件不满足时地震波的传播不能够用定理来描述必须严格求解原始的波动方程高频近似地震波的特征波长远小于研究问题的特征尺度地震射线能量束的宽度反比于频率时能量束成为线射线当能量越大波动还给出面波和自由振荡解体波波波面波自由震荡体波在无界弹性介质中存在两种基本类型的弹性波体波体波理论上说应该先摇后颠但事实上是先颠后摇是
9、因为地球密度不同波有弯曲所以波从地下过来而非从旁边过来这种从地下来的波长 频率(3)柱面波：波面为柱面 PS、1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份，都可视为平面波 13、波速：单位时间内一定的振动状态所传播的距离，用 u 表示，是描述振动 状态在介质中传播快慢程度的物理量，u 的值通常取决于介质的弹性和质量密度 14、波长和频率 波长：在同一条波线上，相差为 的质点间的距离。周期：传播一个波长距离所用的时间。频率：周期的倒数。PS、频率和周期只决定于波源，和介质种类无关 波速、周期和波长之间存在如下关系 u T 波传播的最基本原理仍是牛顿定律即牛顿定律在连续介质力学中的表达形式弹性力学的物理基础牛顿定律在多体问题中的应用弹性力学的研究对象是有大量质点构成的质点系是典型的多体问题光学中的定理光在介质中传播的路径为波的高频近似解当高频近似条件不满足时地震波的传播不能够用定理来描述必须严格求解原始的波动方程高频近似地震波的特征波长远小于研究问题的特征尺度地震射线能量束的宽度反比于频率时能量束成为线射线当能量越大波动还给出面波和自由振荡解体波波波面波自由震荡体波在无界弹性介质中存在两种基本类型的弹性波体波体波理论上说应该先摇后颠但事实上是先颠后摇是因为地球密度不同波有弯曲所以波从地下过来而非从旁边过来这种从地下来的