惠更斯原理波的衍射干涉

1、10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的疊加和干涉波的疊加和干涉一一、惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理： 介質(zhì)中波陣面（波前）介質(zhì)中波陣面（波前）上的各點(diǎn)，都可以看作上的各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，其為發(fā)射子波的波源，其后一時(shí)刻這些子波的包后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。跡便是新的波陣面。2波源波源.t t 波面波面t t 波面波面u ttu3原理的局限性原理的局限性 沒(méi)有說(shuō)明子波的沒(méi)有說(shuō)明子波的強(qiáng)度分布強(qiáng)度分布 沒(méi)有說(shuō)明子波沒(méi)有說(shuō)明子波不向后傳播不向后傳播的問(wèn)題的問(wèn)題第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版

2、第五版4 波波 的的 衍衍 射射 水波的衍射水波的衍射 波在傳播過(guò)程中遇到障礙物，能繞過(guò)障波在傳播過(guò)程中遇到障礙物，能繞過(guò)障礙物的邊緣，在障礙物的陰影區(qū)內(nèi)繼續(xù)傳播礙物的邊緣，在障礙物的陰影區(qū)內(nèi)繼續(xù)傳播. 二二 波的衍射波的衍射第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5中波超短波、微波第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版6三三 波的干涉波的干涉1 波的疊加原理波的疊加原理 波傳播的獨(dú)立性：波傳播的獨(dú)立性：兩列波在某區(qū)域相遇兩列波在某區(qū)域相遇后

3、再分開(kāi)，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不后再分開(kāi)，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾干擾. 波的疊加性：波的疊加性：在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的合成動(dòng)為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的合成.能分辨不同的聲音正是這個(gè)原因能分辨不同的聲音正是這個(gè)原因. .第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版7 頻率相同、振動(dòng)頻率相同、振動(dòng)方向平行、相位相同方向平行、相位相同或相位差恒定的兩列或相位差恒定的兩列波相遇時(shí)，使某些地波相遇時(shí)，使某些地方振動(dòng)始終加強(qiáng)，而方振動(dòng)始終加強(qiáng)，而使另一些地方振動(dòng)始使另

4、一些地方振動(dòng)始終減弱的現(xiàn)象，稱為終減弱的現(xiàn)象，稱為波的干涉現(xiàn)象波的干涉現(xiàn)象.2 波的干涉波的干涉第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8(a)(a)波頻率相同，波頻率相同，(b)(b)振動(dòng)方向相同，振動(dòng)方向相同，(c)(c)位位相差恒定相差恒定 例例 水波干涉水波干涉 光波干涉光波干涉 某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)振動(dòng)始終某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱或完全抵消減弱或完全抵消. ( (2) )干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象滿足干涉條件的波稱相干波滿足干涉條件的波稱相干波.( (1) )干涉條件干涉條件第十章第十章 波動(dòng)波

5、動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9波源振動(dòng)波源振動(dòng))cos(111tAy)cos(222tAy)2cos(1111rtAyP)2cos(2222rtAyP點(diǎn)點(diǎn)P 的兩個(gè)分振動(dòng)的兩個(gè)分振動(dòng)( (3) )干涉現(xiàn)象的定量討論干涉現(xiàn)象的定量討論1s2sP*1r2r10)cos(21tAyyyPPPcos2212221AAAAA)2cos(1111rtAyP)2cos(2222rtAyP1112rP2222rP1s2sP*1r2r1y2y)2cos()2cos()2sin()2sin(tan122111222111rArArArAp1612

6、12122rrpp定值定值加強(qiáng)減加強(qiáng)減弱條件弱條件)cos(11ptA)cos(22ptA第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版11cos2212221AAAAA合振幅最大合振幅最大(1)(1)當(dāng)當(dāng).3, 2, 1, 02kk 時(shí)21maxAAA合振幅最小合振幅最小21minAAA(2)(2)當(dāng)當(dāng)12 k位相差位相差 決定了合振幅的大小決定了合振幅的大小. .(1)干涉的位相差條件干涉的位相差條件討討 論論第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第

7、五版12位相差位相差)2()2(1122rr) 12(22221kkrr加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱稱為波程差稱為波程差（波走過(guò)的路程之差）（波走過(guò)的路程之差）21rr 2221rr則則(2) 如果如果 即相干波源即相干波源S1、S2同位相同位相12第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13 將合振幅加強(qiáng)、減弱的條件轉(zhuǎn)化為將合振幅加強(qiáng)、減弱的條件轉(zhuǎn)化為干涉干涉的波程差的波程差條件，則有條件，則有當(dāng)當(dāng)時(shí)（半波長(zhǎng)偶數(shù)倍）時(shí)（半波長(zhǎng)偶數(shù)倍）合振幅最大合振幅最大krr2121maxAAA當(dāng)當(dāng)時(shí)（半波長(zhǎng)奇數(shù)倍）時(shí)（半波長(zhǎng)奇數(shù)倍） 合振幅最

8、小合振幅最小 2) 12(21krr21minAAA干涉的波程差條件干涉的波程差條件第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14例例 如圖所示，如圖所示，A、B 兩點(diǎn)兩點(diǎn)為同一介質(zhì)中兩相干波源為同一介質(zhì)中兩相干波源. .其振幅皆為其振幅皆為5 cm，頻率皆，頻率皆為為100 Hz，但當(dāng)點(diǎn)，但當(dāng)點(diǎn) A 為波為波峰時(shí)，點(diǎn)峰時(shí)，點(diǎn)B 恰為波谷恰為波谷.設(shè)波設(shè)波速為速為 ，試寫出由，試寫出由A、B發(fā)出的兩列波傳到點(diǎn)發(fā)出的兩列波傳到點(diǎn)P 時(shí)時(shí)干涉的結(jié)果干涉的結(jié)果.15 m20 mABP1sm10第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 1

9、0-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1525201522BP設(shè)設(shè) A 的相位較的相位較 B 超超前前BA2011 . 0152522APBPAB點(diǎn)點(diǎn)P 合振幅合振幅021AAA解解10. 010010u(m)15 m20 mABP第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16四、波的反射和折射四、波的反射和折射 （了解）（了解）入射角等于反射角入射角等于反射角-波動(dòng)的反射定律波動(dòng)的反射定律MNBDCAA1A2聲波的反射：聲波的反射：消音室消音室 回音壁回音壁(天壇第一聲學(xué)奇跡

10、天壇第一聲學(xué)奇跡)第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版17用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明時(shí)刻時(shí)刻 t時(shí)刻時(shí)刻 t+tB2B3B1NNAIB32dd3dLiiii i i A1A2A3B2B3B1NNAId第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)10-4 10-4 惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射和干涉波的衍射和干涉物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版18i i i A1A2A3B2B3B1NNAId時(shí)刻時(shí)刻 t時(shí)刻時(shí)刻 t+ttuBA133tuAB2B2B3B1NNAIrrBRriABA33rABB32133sinsinuuABBAri所以所以第十章第十章 波動(dòng)波動(dòng)物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1910-2 10-2