能量惠更斯原理干涉

能量惠更斯原理干涉第1页，共17页，2023年，2月20日，星期四考虑右行波:(左行波一样)波动方程：四、平面波的动力学微分方程第2页，共17页，2023年，2月20日，星期四一、能量、能量密度（以平面简谐波为例）波传播到该质元时它具有动能和势能动能：势能：(P175)总能量：§7.3波的能量能流(形变)1.任一质元的能量思考：各质元的机械能是否守恒？第3页，共17页，2023年，2月20日，星期四2.能量密度：平均能量密度:与频率及振幅的平方成正比!二、能流、能流密度能流：单位时间内通过某个面积S的能量Sdx平均能流：第4页，共17页，2023年，2月20日，星期四2.能流密度：通过单位垂直面积的能流平均能流密度（波的强度）：思考：哪个量最基本？将能量、能流与电量、电流作一对比第5页，共17页，2023年，2月20日，星期四三、波的吸收：媒质吸收一部分波动能量转化为其它形式的能量，称为波的吸收（吸收规律自己看P177—178）第6页，共17页，2023年，2月20日，星期四一、惠更斯原理媒质中波传播到的各点，都可以看作是发射子波（次波）的波源；在其后的任一时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面包络面：连接所有子波波阵面的切面解决波的传播问题实用而有效的定性方法7.4惠更斯原理极其应用作图法确定波的传播的方法！第7页，共17页，2023年，2月20日，星期四二、惠更斯原理解释波的传播规律1.波在均匀媒质中按直线传播：P179图7.17即波阵面不变形，波射线为直线2.波在两种媒质界面上：反射和折射定律3.波的衍射（1）波遇到障碍物时，会偏离原来的传播方向，绕到障碍物的背后；（2）障碍物（或孔）的尺寸越小，衍射越明显。第8页，共17页，2023年，2月20日，星期四一、波的迭加原理（波的独立传播原理）思考：波和粒子有何异同？§7.5波的迭加原理波的干涉（1）两列波相遇时将保持各自特性（n、l、振动方向、传播方向）继续传播，互不干扰；（2）相遇区域各点的实际振动是几列波分别引起的振动的迭加考虑两列频率相同、振动方向一致的波的迭加第9页，共17页，2023年，2月20日，星期四二、波的干涉两列波在P点引起的振动：S1S2r2r1P合振动：振幅：波强：相位差：第10页，共17页，2023年，2月20日，星期四d=r2-r1：波程差1.波源的初相位不确定：则：讨论：结论：不相干波的迭加表现为波强的相加定义：两列初相差不恒定的波称为不相干波不相干迭加的例子？第11页，共17页，2023年，2月20日，星期四只与空间位置有关2.初相差恒定，即：在某些位置：则：振动加强！某些位置：则：振动减弱！讨论：若，振动加强和减弱的条件？第12页，共17页，2023年，2月20日，星期四结论：（1）相干波的迭加表现为振幅的加减；定义：两列频率相同、振动方向一致且初相差恒定的波称为相干波（2）相干波相遇的区域，会形成某些地方振动始终加强，某些地方振动始终减弱的现象，这种现象称为波的干涉；(干涉图样见P181)（3）相干波迭加区域，能量集中于某些通道向外传播；不相干波迭加区域，能量均匀向外传播。第13页，共17页，2023年，2月20日，星期四例1：设B、C两点波源的振动表达式分别为：它们产生的波在P点相遇，已知：u=20cm/s，PB=40cm，PC=50cm。求两波传到P处的位相差和合振动的振幅。解：BCr1r2PA=A1+A2=0.2cm第14页，共17页，2023年，2月20日，星期四例2：两相干波源S1、S2相距四分之一波长，S1比S2超前p/2,设两波在S1，S2连线上的强度相等且不随距离变化，问在S1、S2连线上S1外侧和S2外侧各点处的合成波的振幅和强度求：S1、S2外侧的A、I已知：A1=A2=A0,

S1S2=l/4，f20-f10=-p/2xS1S2解：（1）S1外侧P第15页，共17页，2023年，2月20日，星期四（2）S2外侧xS1S2S1外侧无振动，S2外侧振动加强；能量仅向右传播思考：（1）若，结果如何？（2）S1S2之间各点振动情况？Q第16页，共17页，2023年，2月20