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波的衍射和干涉


“不见其人 不见其人 但闻其声” 但闻其声” “隔墙有耳”

波“转弯”

第四节 波的衍射和干涉
什么是波的衍射? 一. 什么是波的衍射 波可以绕过障碍物而继续向前传播的现 叫做波的衍射. 象, 叫做波的衍射

二. 产生明显衍射现象的条件 只有缝的宽度或障碍物的尺寸 跟波长相差不多,或者比波长更小时 或者比波长更小时, 跟波长相差不多 或者比波长更小时 波将产生明显的衍射现象. 波将产生明显的衍射现象

图中的波长λ 图中的波长
(两亮条纹间距离 两亮条纹间距离) 两亮条纹间距离 尺寸接近

明显衍射 缝的宽度d 缝的宽度

波的叠加原理
1、波传播的独立性

1、 波的独立传播原理 、 几列波相遇,都各自保持原来的运动状态 几列波相遇 都各自保持原来的运动状态, 都各自保持原来的运动状态 独立地向前传播,而互不干扰 而互不干扰. 独立地向前传播 而互不干扰

2、叠加原理

2. 波的叠加 几列波相遇,在它们重叠的 几列波相遇 在它们重叠的 区域里,介质中的质点同时参 区域里 介质中的质点同时参 与这几列波引起的振动, 与这几列波引起的振动 质点 的位移等于这几列波单独传播 时引起的位移的矢量和. 时引起的位移的矢量和

当波峰与波峰、 当波峰与波峰、波谷 与波谷相遇时振动加强。 与波谷相遇时振动加强。 当波峰与波谷 相遇时振动减弱。 相遇时振动减弱。

例题 1、在做水波通过小孔衍射,的演示实 、在做水波通过小孔衍射, 验时,激发水波的振动频率为5Hz,水波 验时,激发水波的振动频率为 水波 在水槽中传播速度为0.05m/s,为使实验 在水槽中传播速度为 为使实验 效果明显,使用小孔直径应为。 效果明显,使用小孔直径应为。

二、 波的干涉

1. 波的干涉及其图样 两列振动情况完全相同的机械波在 空间叠加, 使某些区域振动加强 加强,某些区域 空间叠加 使某些区域振动加强 某些区域 减弱,且加强区与减弱区相互间隔这 振动减弱 且加强区与减弱区相互间隔 振动减弱 且加强区与减弱区相互间隔这 种现象, 称为波的干涉. 种现象 称为波的干涉
(教材 57: 第四自然段 教材P 第四自然段) 教材

s1 ●

●s

2

2. 加强减弱区域的条件 在两波源同时朝同一方向起振时: 在两波源同时朝同一方向起振时 1) 振动加强:△S = nλ 振动加强: n∈N ∈ n∈N ∈

2) 振动减弱:△S = (2n+1) λ/2 振动减弱:

Q

P

?s1

s2

S1

O

S2

理解注意: 理解注意:

1).稳定的干涉图样 振动加强区 ) 稳定的干涉图样 稳定的干涉图样:振动加强区 始终加强,振动减弱区始终减弱 振动减弱区始终减弱. 始终加强 振动减弱区始终减弱 2).若两列波的振幅 1=A2=A,则 , ) 若两列波的振幅A 则 若两列波的振幅 振动加强区振幅为2 振动减弱 振动加强区振幅为 A,振动减弱 区振幅为0; 区振幅为 ;若两列波的振幅 A1≠A2, 振动加强区振幅为 1+A2, 振动加强区振幅为A 振动减弱区振幅A 振动减弱区振幅 1_A2. 3).振动加强区位移不一定始终 ) 振动加强区位移不一定始终 大于振动减弱区的位移. 大于振动减弱区的位移

?s1

s2

3. 产生稳定干涉的条件 1) 频率相等 2) 相差恒定 步调恒定 相差恒定(步调恒定 步调恒定)

理解注意: 理解注意: 干涉和衍射是波特有的现象. 干涉和衍射是波特有的现象. 是波特有的现象
s1 ●
●s
2

2、 S1 、S2是两个相同的波源,这两个波源发生干涉时,在 、 是两个相同的波源,这两个波源发生干涉时, 干涉区域内有a、 、 三点,某时刻a 干涉区域内有 、b、c 三点,某时刻 点为两列波的波峰相 点为两列波的波峰和波谷相遇, 点为两列波的波谷相遇, 遇,b点为两列波的波峰和波谷相遇,c点为两列波的波谷相遇, 点为两列波的波峰和波谷相遇 点为两列波的波谷相遇 再经过T/2, 再经过 ,振动加强的点是 A. 只有 点 只有a C. a 点和 点 点和c点 B. 只有 点 只有c点 D. a 点和 点 点和b

3、如图所示,在介质中s1s2为两个频率 、如图所示, 相同、振动步调相同、 相同、振动步调相同、振动方向相同的 波源,它们相距两个波长, 波源,它们相距两个波长,且 S1A=AB+BC=CS2= λ/2 A.B点永远是波峰 点永远是波峰 B.A.C永远是波谷 永远是波谷 C.B点振动始终加强 点振动始终加强 D.A,C振动始终最弱 振动始终最弱
s1


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