-惠更斯原理波的衍射干涉ppt

1、 介质中波动传播到的各点都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，这些子波的在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前包络就是新的波前. .惠更斯原理惠更斯原理障碍物的小孔成为障碍物的小孔成为新的波源新的波源原波阵面新波阵面S1S2t 时刻t+Dt 时刻uDt球球 面面 波波平平 面面 波波O1R2RtuD 用惠更斯原理用惠更斯原理确定下确定下一时刻平面一时刻平面波的波前波的波前惠更斯原理惠更斯原理4 惠更斯原理惠更斯原理给出的方法(惠更斯作图法)是一种处理波传播方向的普遍方法。应用应用：已知已知 t 时刻的波面时刻的波面t +t时刻

2、的波面，从而时刻的波面，从而可得出波的传播方向。可得出波的传播方向。不足不足：(1)(1)不能说明子波为何不能倒退。不能说明子波为何不能倒退。 (2)(2)未涉及波在传播过程中的强度问题，因而对某未涉及波在传播过程中的强度问题，因而对某些波动现象些波动现象( (如干涉等如干涉等) )不能说明。不能说明。 惠更斯原理惠更斯原理在水塘里，微风激起在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过它们继续子、芦苇，会绕过它们继续传播，好象它们并不存在。传播，好象它们并不存在。 实例实例2 2. .听其声听其声不见其人。不见其人。隔墙有耳隔墙有耳声音的在传播声音的在传播

3、过程中很容易过程中很容易绕过障碍物的。绕过障碍物的。波波的衍射的衍射 波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的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边缘，在障碍物的阴影区内继续传播波的衍波的衍射射. .波在窄缝的衍射效应波在窄缝的衍射效应 波波的衍射的衍射BAd波线波线新波源新波源波波的衍射的衍射只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。现象。波波的衍射的衍射分析：分析：声波和光波都可以发生衍射现象声波和光波都可以发生衍射现象。声

4、声波的波长范围是波的波长范围是1.7cm1.7cm到到17m17m，而光的波长范围，而光的波长范围在在0.4m0.4m到到0.8m0.8m之间，因此，自然界中障碍物之间，因此，自然界中障碍物的尺寸远大于光的波长，光波的衍射现象不明显，的尺寸远大于光的波长，光波的衍射现象不明显，而声波易发生衍射现象，所以闻其声不见其人。而声波易发生衍射现象，所以闻其声不见其人。 解释：解释：为什么常遇到为什么常遇到声波的衍射声波的衍射却观察不到却观察不到光波的光波的衍衍射射? ?波波的衍射的衍射波波的干的干涉涉波的独立性波的独立性1 1 波的叠加原理波的叠加原理 波传播的独立性：波传播的独立性：两列波在某区域相

5、遇后再分开，两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰传播情况与未相遇时相同，互不干扰. .实例实例 : a : a 众多说话声中众多说话声中, ,能辨别出某个人的声音能辨别出某个人的声音. . b b 乐队中各乐器演奏的独立性乐队中各乐器演奏的独立性. . 波的叠加性：波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动为二在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成波单独在该点引起的振动的合成. .波波的干的干涉涉波的叠加行波的叠加行 频率相同、振动频率相同、振动方向平行、相位相同方向平行、相位相同或相位差恒定或相位差恒定的两列的两列波相遇时，使某些地波相遇时，使某些地方振动

6、始终加强，而方振动始终加强，而使另一些地方振动始使另一些地方振动始终减弱的现象，称为终减弱的现象，称为波的干涉现象波的干涉现象. .波波的干涉的干涉 形成稳定的叠加图样，即干涉条纹形成稳定的叠加图样，即干涉条纹. .波波的干涉的干涉加强加强减弱减弱S1S2加强加强加强加强减弱减弱减弱减弱减弱减弱波波的干涉的干涉振动加强振动加强振动加强振动加强振动减弱振动减弱振动减弱x0tPP P点振动最强（振幅为点振动最强（振幅为A A1 1A A2 2）x10tA1-A1x20t-A2A2A-Ax0tQ点振动最弱（振幅为点振动最弱（振幅为A A1 1A A2 2）x10tA1-A1x20t-A2A2A-Ax

7、0tQ点不振动（振幅为零）点不振动（振幅为零）若若A A1 1= =A A2 2x10tA1-A1x20tA2-A2x10tx0tMM点振幅介于（A1+A2）与A1A2之间x20t 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 满足干涉条件的波称相干波满足干涉条件的波称相干波. .(1)(1)干涉条件干涉条件（相干条件相干条件）（2 2）相干波源）相干波源： 满满足上述条件的两个足上述条件的两个( (或多个或多个) )波波源称相干波源。源称相干波源。波的波的干涉条件干涉条件波源振动波源振动)cos(111tAy)cos(222tAy)2cos(1111rtAyP)2

8、cos(2222rtAyP点点P P 的两个分的两个分振动振动: :干干涉现象的定量讨论涉现象的定量讨论1s2sP*1r2rp点合成点合成振动振动( (同同方向、同频率振动方向、同频率振动合成合成) )：)cos(21tAyyyPPP)cos(21tAyyyPPPDcos2212221AAAAA12122rr D定值1s2sP*1r2r干干涉现象的定量讨论涉现象的定量讨论其中其中: :点点P P 处处两两个分个分振动的相位差振动的相位差: :点点P P 的合振动的合振动: :Dcos2212221AAAAA合振幅最大合振幅最大当当.3, 2, 1, 02Dkk 时21maxAAA合振幅最小合振

9、幅最小21minAAA当当12 Dk位相差位相差 决定了合振幅的大小决定了合振幅的大小. .D干涉的位相差条件干涉的位相差条件结论即合振动加强即合振动加强即合振动减弱即合振动减弱干涉的位相差条件干涉的位相差条件位相差位相差)2()2(1122rrDD) 12(22221kkrr加强减弱称为波程差称为波程差（波走过的路程之差）（波走过的路程之差）21rr 2221Drr则如果如果 即相干波源即相干波源S S1 1、S S2 2同位相同位相121s2sP*1r2r干涉的位相差条件干涉的位相差条件 将将合振幅加强、减弱的条件转化为合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的波程差条件，则干涉的波程差条件，则有

10、：有：当当时（时（半波长偶数倍半波长偶数倍）合振幅最大合振幅最大krr2121maxAAA当当时（时（半波长奇数倍半波长奇数倍） 合振幅最小合振幅最小 2) 12(21krr21minAAA干涉的波程差条件干涉的波程差条件结论1s2sP*1r2r干涉的波程差条件干涉的波程差条件例例 如图所示，如图所示，A A、B B 两点两点为同一介质中两相干波源为同一介质中两相干波源. .其振幅皆为其振幅皆为5 cm5 cm，频率皆，频率皆为为100 Hz100 Hz，但当点，但当点 A A 为波为波峰时，点峰时，点B B 恰为波谷恰为波谷. .设波设波速为速为 ，试写出由，试写出由A A、B B发出的两列

11、波传到点发出的两列波传到点P P 时时干涉的结果干涉的结果. .15 m20 mABP1sm1025201522BP10. 010010u设设 A A 的相位较的相位较 B B 超前超前BA2011 . 0152522DAPBPAB点点P P 合振幅合振幅021AAA解15 m20 mABP (1) (1) 反射线、入射线和界面的法线反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；在同一平面内；N界面附附 波的反射和折射波的反射和折射RN界面iirL(2) ii 反射定律I用惠更斯原理证明用惠更斯原理证明i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻 t时刻 t+tB2B3B1NNAIB32dd3dLiii 波的折射波的折射 (1) (1) 折射线、入射线和