河海大學(xué)大學(xué)物理4惠更斯原理波的衍射 干涉

1、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1球球 面面 波波平平 面面 波波 介質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)都可以看介質(zhì)中波動(dòng)傳播到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)就是新的波前時(shí)刻，這些子波的包絡(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(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

2、中遇到障礙物，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(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)域相遇后兩列波在某區(qū)域相遇后再分開，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾再分開，傳播情況與未相遇時(shí)相同，互不干擾. 波的疊加性：波的疊加性：在相遇區(qū)，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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)的合成為二波單獨(dú)在該點(diǎn)引起的振動(dòng)的合成.第十章第十章

3、 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4 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5 波頻率相同，振動(dòng)方向相同，位相差恒定波頻率相同，振動(dòng)方向相同，位相差恒定 例例 水

4、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)(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

5、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)cos(21tAyyyPPP)2cos()2cos()2sin()2sin(tan122111222111rArArArAcos2212221AAAAA12122rr 定值定值1s2sP*1r2r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8cos2212221AAAAA合振幅最大合振幅最大當(dāng)當(dāng).3, 2, 1, 02kk 時(shí)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

6、小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(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(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

7、波程差條件，則有的波程差條件，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(shí)，點(diǎn)峰時(shí)，點(diǎn)B 恰為波谷恰為波谷.設(shè)波設(shè)

8、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 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1225201522BP10. 010010u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13 ( (1) ) 反射線、入射線和界面的

9、法線在反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；同一平面內(nèi)；N界面界面附附 波的反射和折射波的反射和折射RN界面界面iirL( (2) ) ii 反射定律反射定律I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用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明i i i A1A2A3B2B3B1NNAId時(shí)刻時(shí)刻 t時(shí)刻時(shí)刻 t+tB2B3B1NNAIB32dd3dLiii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15 波的折射波的折射 ( (1) ) 折射線、入射線和界面的法線折射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；在同一平面內(nèi)；21sinsinuuri( (2) ) 用惠更斯原理證明用惠更斯原理證明N界面界面RN界面界面iirLI第十章第十章 波動(dòng)波