波的衍射和干涉課件

1、3.4 波的衍射和干涉 3-4-1.波的衍射 3-4-2.波的疊加 3-4-3.波的干涉 3-4-1. 波的衍射波在傳播過程中，遇到障礙物時，傳播方向發(fā)生變化，出現(xiàn)繞過障礙物的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫波的衍射 。衍射是波特有的現(xiàn)象，凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的物理過程，一定以波的方式存在 。 實驗表面，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長可以相比擬時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 。 水波的衍射幾列波相遇后，各波的 、 、振動方向、傳播方向不變。波的獨立性原理當幾列波在空間某點相遇，該處質(zhì)點的振動將是各個波所引起的分振動的合成；任一時刻質(zhì)點的位移是各列波單獨存在時在該點產(chǎn)生的位移的矢量和。 波的疊加原理xy3-4-

2、2. 波的疊加3-4-3. 波的干涉如圖所示：兩根細桿同步振動，則水面上出現(xiàn)了一條條相對平靜的區(qū)域和起伏劇烈的區(qū)域，這兩類區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定不變的 。 3-4-3. 波的干涉頻率相同、振動方向平行、相位相同或相位差恒定的兩列波相遇時，使某些區(qū)域振動始終加強，而使某些區(qū)域振動始終減弱的現(xiàn)象，叫做波的干涉現(xiàn)象 。 產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同 。 產(chǎn)生干涉的另一個必要條件是，兩個波源的相位差必須保持不變 。 牛頓環(huán)干涉圖樣【例】 如圖所示，兩列簡諧橫波均沿x軸傳播，傳播速度大小相等，其中一列沿x軸正方向傳播（圖中實線），另一列波沿x軸負方向傳播（圖中虛線）。這兩列波的頻率相

3、同，開始振動時振動方向均沿y軸方向。對于圖中x=1,2,3,4,5,6,7,8各點，振動振幅最大的點是哪些？振動振幅最小的點又是哪些？解：正向波和負向波在x=4點引起的振動均向y軸正向運動，在x=8點均向y軸負向運動。對這兩點，兩列波引起的兩個分振動相位差為0，故振動加強，振幅最大。 正向波和負向波在x=2,6兩點引起的振動方向相反，相位差為，故這兩點振動相互抵消，振幅最小。 3.5多普勒效應(yīng)如果波源或觀察者或兩者都相對于介質(zhì)運動，那么觀察者接收到的頻率與波源發(fā)出的頻率就不同了，這種現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒（Christian Andreas Doppler，1803年-1853年）在184

4、2年首先發(fā)現(xiàn)的，所以叫多普勒效應(yīng)（Doppler effect）。 如果波源和觀察者都是相對于介質(zhì)是靜止的，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)與單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)相同，即觀察者接收到的頻率與波源的頻率相同。當波源與觀察者相互靠近時，單位時間內(nèi)通過觀察者的波峰（或密部）的數(shù)目增加，接收到的頻率增加；反之，當波源與觀察者相互遠離時，接收到的頻率變小。 3.5多普勒效應(yīng)如果波源或者觀察者相對于介質(zhì)運動時，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完全波個數(shù)與單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)不同，即觀察者所接收到的頻率與波源的振動頻率不同。不僅機械波有多普勒效應(yīng)，電磁波也有多普勒效應(yīng)。 3.6 惠更斯原

5、理 3-6-1.波面和波線 3-6-2.惠更斯原理 3-6-3.波的反射 3-6-4.波的折射3-6-1.波面和波線波傳播過程中，為了形象地描述波在空間中的傳播特性，將振動狀態(tài)相同的點，即相位相同的點組成的面稱為波面。波面垂直的方向是波的傳播方向，在此方向畫一些帶箭頭的線，叫波線。 由波源最初振動狀態(tài)傳到的各點所連成的波面，叫做波前 。 3-6-2.惠更斯原理荷蘭物理學(xué)家惠更斯(Christiaan Huygens，1629年-1695年)，于1690年提出一條描述波傳播特性的重要原理：介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波前。 用惠更斯原理可以解釋波的衍射現(xiàn)象。 3-6-2.惠更斯原理3-6-3.波的反射用惠更斯原理可以確定反射波的傳播方向。 3-6-4.波的折射