大学物理第五版下册10-4 惠更斯原理波的衍射 干涉.ppt

第十章 波动 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 物理学 第五版 * 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 一 惠更斯原理 O 波 的 衍 射 水波的衍射 波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 二 波的衍射 三 波的干涉 1 波的叠加原理 波传播的独立性：几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样互不干扰地独立传播. 波的叠加性：几列波在空间相遇时，各列波按照各自原来的方式激发空间的点的振动，在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和. 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象. 2 波的干涉 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消。出现波的强度空间分布不均匀的现象。 (2)干涉现象 满足干涉条件的波称相干波. (1)干涉条件 (3)干涉现象的定量讨论 两个作机械振动的点波源S1和S2, 它们作同频率、同方向的简谐振动，发出两列相干波，在空间P相遇. * 波源振动 两个波源发出的波动在P点引起的两个分振动为： 定值 * 合振幅最大 当 合振幅最小 当 位相差 决定了合振幅的大小. 干涉的位相差条件 讨 论 位相差 加强 减弱 称为波程差（波走过的路程之差） 则 如果 即相干波源S1、S2同位相 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则有 当 时（半波长偶数倍） 合振幅最大 当 时（半波长奇数倍） 合振幅最小 干涉的波程差条件 结论 在两列波交叠区域内，两相干波分别激发的分振动的相位差仅与各点的空间位置有关，因此各点的合振动的振幅仅随着各点的位置而异，不随时间变化，形成波的强度空间分布不均匀，但不随时间变化的稳定的分布－干涉图样。 波的干涉现象是波动遵从叠加原理的表现，某种运动若能产生干涉现象，则可证明该运动具有波动性。 例 如图所示，A、B 两点为同一介质中两相干波源.其振幅皆为5 cm，频率皆为100 Hz，但当点 A 为波峰时，点B 恰为波谷.设波速为 ，试写出由A、B发出的两列波传到点P 时干涉的结果. 15 m 20 m A B P