《波的干涉和衍射》PPT課件

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1、波的干涉和衍射干 涉 圖 樣 1、 波 在 疊 加 時 的 特 點1 21 212實際波型 12 12（ 2） 相 遇 后 ， 各 列 波 獨 立 傳 播（ 1） 相 遇 時 ， 位 移 是 兩 列 波 分 別 產(chǎn) 生的 位 移 的 矢 量 和 。 2、 波 疊 加 原 理 ：幾 列 波 相 遇 后 能 夠 保 持 各 自 的 運 動 狀 態(tài) 繼續(xù) 傳 播 ， 在 它 們 重 疊 的 區(qū) 域 里 ， 介 質(zhì) 的 質(zhì)點 同 時 參 與 這 幾 列 波 所 產(chǎn) 生 的 振 動 ， 質(zhì) 點振 動 的 位 移 等 于 這 幾 列 波 單 獨 傳 播 時 引 起的 位 移 的 矢 量 和 波 的 獨 立

2、 性 原 理3、 波 的 獨 立 性 原 理 兩 列 波 相 遇 后 ， 彼 此 穿 過 ， 繼 續(xù) 傳 播 ，波的 形 狀 和 傳 播 的 情 形 都 跟 相 遇 前 一 樣 ， 也就 是 說 ， 相 遇 后 ， 它 們 都 保 持 各 自 的 運 動狀 態(tài) ， 彼 此 都 沒 有 受 到 影 響 二 、 波 的 干 涉 頻 率 相 同 的 兩 列 波 段 疊 加 ， 使 某 些 區(qū)域 的 振 動 加 強(qiáng) ， 有 些 區(qū) 域 的 振 動 減 弱 ， 并且 振 動 加 強(qiáng) 和 振 動 減 弱 的 區(qū) 域 相 互 間 隔 ，這 種 現(xiàn) 象 叫 做 波 的 干 涉 ， 形 成 的 圖 樣 叫 做波

3、 的 干 涉 圖 樣 。 波 的 干 涉1、 波 的 干 涉 兩 列 波 相 遇 疊 加 不 一 定 能 得 到 穩(wěn) 定的 干 涉 圖 樣 而 要 產(chǎn) 生 穩(wěn) 定 的 干 涉 現(xiàn) 象形 成 穩(wěn) 定 的 干 涉 圖 樣 ， 則 需 要 滿 足 一 定的 條 件 產(chǎn) 生 干 涉 的 條 件 ： 兩 列 波 的 頻 率 必須 相 同 一 切 波 （ 只 要 滿 足 條 件 ） 都 能 發(fā)生 干 涉 現(xiàn) 象 ， 干 涉 是 波 特 有 的 現(xiàn) 象 2、 產(chǎn) 生 波 的 干 涉 的 條 件 到 兩 波 源 的 路 程 差 （ 波 程 差 ） s滿 足 :若 兩 波 源 振 動 情 況 完 全 相 同到

4、兩 波 源 的 路 程 差 （ 波 程 差 ） s滿 足 :若 兩 波 源 振 動 情 況 完 全 相 反 加 強(qiáng) S n 減 弱 S （ 2n 1） 2 減 弱 S n 加 強(qiáng) S （ 2n 1） 2（ n 0、 1、 2、 3 ）3、 波 的 干 涉 規(guī) 律 如 果 在 某 一 時 刻 ， 在 水 面 上 的 某 一 點 是 兩 列 波 的 波峰 和 波 谷 相 遇 ， 經(jīng) 過 半 個 周 期 ， 就 變 成 波 谷 和 波 峰相 遇 ， 在 這 一 點 ， 兩 列 波 引 起 的 振 動 始 終 是 減 弱 的 ，質(zhì) 點 振 動 的 振 幅 等 于 兩 列 波 的 振 幅 之 差 ， 如

5、 果 兩 列波 的 振 幅 相 同 ， 質(zhì) 點 振 動 的 振 幅 就 等 于 零 ， 水 面 保持 平 靜 4、 對 波 的 干 涉的 解 釋 如 果 在 某 一 時 刻 ， 在 水 面 上 的 某 一 點 是 兩 列 波 的波 峰 和 波 峰 相 遇 ， 經(jīng) 過 半 個 周 期 ， 就 變 成 波 谷和 波 谷 相 遇 波 峰 和 波 峰 、 波 谷 和 波 谷 相 遇時 ， 質(zhì) 點 的 位 移 最 大 ， 等 于 兩 列 波 的 振 幅 之 和 ；因 此 在 這 一 點 ， 始 終 是 兩 列 波 干 涉 的 加 強(qiáng) 點 ，質(zhì) 點 的 振 動 最 激 烈 . w 把 相 應(yīng) 的 振 動

6、最 激 烈 的 質(zhì) 點 連 起 來 ， 為 振 動 加 強(qiáng) 區(qū) ；相 應(yīng) 的 振 動 最 不 激 烈 或 靜 止 的 質(zhì) 點 連 起 來 ， 為 振 動 減弱 區(qū) 振 動 加 強(qiáng) 區(qū) 和 振 動 減 弱 區(qū) 是 相 互 隔 開 的 注 意 ：（ 1） 振 動 加 強(qiáng) 的 區(qū)域 振 動 始 終 加 強(qiáng) ， 振動 減 弱 的 區(qū) 域 振 動 始終 減 弱 （ 2） 振 動 加 強(qiáng) （ 減弱 ） 的 區(qū) 域 是 指 質(zhì) 點的 振 幅 大 （ 小 ） ， 而不 是 指 振 動 的 位 移 大（ 小 ） ， 因 為 位 移 是在 時 刻 變 化 的 三 、 波 的 衍 射現(xiàn) 象 ： 水 波 繞 過 小

7、孔 繼 續(xù) 傳 播 1. 波 的 衍 射 ： 波 可 以 繞 過 障 礙 物 繼 續(xù)傳 播 的 現(xiàn) 象 叫 做 波 的 衍 射 2. 一 切 波 都 能 發(fā) 生 衍 射 3. 衍 射 是 波 特 有 的 現(xiàn) 象 小 孔 衍 射 障 礙 物 衍 射 結(jié) 論 ：w窄 縫 寬 度 跟 波 長 相 差 不 多 時 ， 有 明顯 的 衍 射 現(xiàn) 象 ；w窄 縫 寬 度 比 波 長 大 得 越 多 ， 衍 射 現(xiàn)象 越 不 明 顯 ；w窄 縫 寬 度 跟 波 長 相 比 非 常 大 時 ， 水波 將 直 線 傳 播 ， 觀 察 不 到 衍 射 現(xiàn)象 發(fā) 生 明 顯 衍 射 現(xiàn) 象 的 條 件 ： w 只

8、有 縫 、 孔 的 寬 度 或 障 礙 物 的 尺 寸 跟 波 長相 差 不 多 ， 或 者 比 波 長 更 小 時 ， 才 能 觀 察到 明 顯 的 衍 射 現(xiàn) 象 w 注 意 ： 一 切 波 都 能 發(fā) 生 衍 射 ， 而 要 發(fā) 生 明顯 的 衍 射 現(xiàn) 象 須 滿 足 上 述 條 件 ， 當(dāng) 不 滿 足上 述 條 件 時 ， 衍 射 現(xiàn) 象 仍 存 在 ， 只 不 過 是衍 射 現(xiàn) 象 不 明 顯 ， 不 易 被 我 們 觀 察 到 現(xiàn) 象 :干 涉 和 衍 射 是 一 切 波 所 特 有 的 現(xiàn) 象條 件 : 兩 列 波 頻 率 相 同波 的 疊 加 原 理 ：規(guī) 律 減 弱 加 強(qiáng)

9、 S n S （ 2n 1） 2（ n 0、 1、 2、 3 ）小 結(jié) 波 的 干 涉波 的 衍 射 小 孔 或 障 礙 物 的 尺 寸 小 于 或 等 于波 長 時 能 發(fā) 生 明 顯 的 衍 射 現(xiàn) 象 練 習(xí) ： 如 圖 所 示 兩 個 頻 率 與 相 位 、 振 幅 均 相 同 的 波的 干 涉 圖 樣 中 ， 實 線 表 示 波 峰 ， 虛 線 表 示 波 谷 ， 對 疊加 的 結(jié) 果 正 確 的 描 述 是 ( )A 在 A點 出 現(xiàn) 波 峰 后 ， 經(jīng) 過 半 個 周 期 該 點 還 是 波 峰B B點 在 干 涉 過 程 中 振 幅 始 終 為 零C 兩 波 在 B點 路 程

10、差 是 波 長 的 整 數(shù) 倍D 當(dāng) C點 為 波 谷 時 ， 經(jīng) 過 一 個 周 期 此 點 出 現(xiàn) 波 峰BS1 S2AB D C 練 習(xí) ： 水 面 上 有 A、 B兩 個 振 動 情 況 完 全 相 同 的 振 動源 ， 在 A、 B連 線 的 中 垂 線 上 有 三 個 點 a、 b、 c， 已知 某 時 a點 是 兩 列 波 波 峰 和 波 峰 相 遇 點 ， c點 是 與 a點最 近 的 波 谷 和 波 谷 相 遇 點 ， b處 在 a、 c之 間 ， 如 下 圖 ，以 下 說 法 正 確 的 是 ： （ ）A： a振 動 加 強(qiáng) ， c點 振 動 減 弱B： a、 c點 振 動 加 強(qiáng) ， b點 振 動 減 弱C: a、 b、 c點 振 動 都 加 強(qiáng)D： a、 c點 振 動 加 強(qiáng) ， b點 振 動 不 確 定 A Ba bcC