大學(xué)物理惠更斯原理波的衍射干涉課堂PPT

1、第十章第十章 波動波動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1球球 面面 波波平平 面面 波波 介質(zhì)中波動傳播到的各點(diǎn)都可以看作是介質(zhì)中波動傳播到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時刻，這發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時刻，這些子波的包絡(luò)就是新的波前些子波的包絡(luò)就是新的波前.一一 惠更斯原理惠更斯原理o1r2rtu第十章第十章 波動波動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2 波波 的的 衍衍 射射 水波的衍射水波的衍射 波在傳播過程中遇到障礙物，能繞過障波在傳播過程中

2、遇到障礙物，能繞過障礙物的邊緣，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 波動波動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3三三 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)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時相同，互不后再分開，傳播情況與未相遇時相同，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)的振動為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動的合成動為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動的合成.第十章第十章

3、波動波動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4 頻率相同、振動頻率相同、振動方向平行、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，使某些地波相遇時，使某些地方振動始終加強(qiáng)，而方振動始終加強(qiáng)，而使另一些地方振動始使另一些地方振動始終減弱的現(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 波動波動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波頻率相同，振動方向相同，位相差恒定波頻率相同，振動方向相同，位相差恒定 例例 水波干

4、涉水波干涉 光波干涉光波干涉 某些點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)振動始終某些點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，另一些點(diǎn)振動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 波動波動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波源振動波源振動)cos(111tay)cos(222tay)2cos(1111rtayp)2cos(2222rtayp點(diǎn)點(diǎn)p 的兩個分振動的兩個分振動( (3) )干涉現(xiàn)象的定量討論干涉現(xiàn)象的定量討論1s2sp*1r2r第十章第十章 波

5、動波動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)cos(21tayyyppp)2cos()2cos()2sin()2sin(tan122111222111rarararacos2212221aaaaa12122rr 定值定值1s2sp*1r2r第十章第十章 波動波動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8cos2212221aaaaa合振幅最大合振幅最大當(dāng)當(dāng).3, 2, 1, 02kk 時21maxaaa合振幅最小合振幅最小21minaaa當(dāng)當(dāng)12 k位相差位相差 決定了合振幅的大小

6、決定了合振幅的大小. .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 波動波動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（波走過的路程之差）（波走過的路程之差）21rr 2221rr則則如果如果 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 波動波動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10 將合振幅加強(qiáng)、減弱的條件轉(zhuǎn)化為干涉將合振幅加強(qiáng)、減弱的條件轉(zhuǎn)化為干涉的波

7、程差條件，則有的波程差條件，則有當(dāng)當(dāng)時（半波長偶數(shù)倍）時（半波長偶數(shù)倍）合振幅最大合振幅最大krr2121maxaaa當(dāng)當(dāng)時（半波長奇數(shù)倍）時（半波長奇數(shù)倍） 合振幅最小合振幅最小 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 波動波動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11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，點(diǎn)峰時，點(diǎn)b 恰為波谷恰為波谷.設(shè)波設(shè)波

8、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 時時干涉的結(jié)果干涉的結(jié)果.15 m20 mabp1sm10第十章第十章 波動波動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1225201522bp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 波動波動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第十章第十章 波動波動10-4 10

9、-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用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明時刻時刻 t時刻時刻 t+tb2b3b1nnaib32dd3dliiii i i a1a2a3b2b3b1nnaid第十章第十章 波動波動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15第十章第十章 波動波動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16i i i a1a2a3b2b3b1nnaid時刻時刻 t時刻時刻 t+ttuba133tuab2b2b3b1nnairrbrriaba33rabb32133sinsinuuabbari所以所以第十章第十章 波動波動物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1710-2 10-2 平面簡諧波的波函數(shù)平面簡