惠更斯原理波的衍射干涉

1、第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版1球球 面面 波波平平 面面 波波 介质中波动传播到的各点都可以看介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前时刻，这些子波的包络就是新的波前. 一一 惠更斯原理惠更斯原理O1R2Rtu第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版2 波波 的的 衍衍 射射 水波的衍射水波的衍射 波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障波在传播过程

2、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碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 二二 波的衍射波的衍射第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版3三三 波的干涉波的干涉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：两列波在某区域相遇后两列波在某区域相遇后再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰再分开，传播情况与未相遇时相同，互不干扰. 波的叠加性：波的叠加性：在相遇区，任一质点的振动在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成为二波单独在该点引起的振动的合成.第十章第十章

3、 波动波动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学物理学第五版第五版4 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的两列或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地波相遇时，使某些地方振动始终加强，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.2 波的干涉波的干涉第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版5 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 例例 水

4、波干涉水波干涉 光波干涉光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终某些点振动始终加强，另一些点振动始终减弱或完全抵消减弱或完全抵消. ( (2) )干涉现象干涉现象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) )干涉条件干涉条件第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版6波源振动波源振动)cos(111tAy)cos(222tAy)2cos(1111rtAyP)2cos(2222rtAyP点点P 的两个分振动的两个分振动(3)(3)干涉现象的定量讨论干涉现象的定量讨论1s2sP*1r2r第十章第十章

5、波动波动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学物理学第五版第五版7)cos(21tAyyyPPP)2cos()2cos()2sin()2sin(tan122111222111rArArArAcos2212221AAAAA12122rr 定值定值1s2sP*1r2r第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版8cos2212221AAAAA合振幅最大合振幅最大当当.3, 2, 1, 02kk 时21maxAAA合振幅最小合振幅最小21minAAA当当12 k位相差位相差 决定了合振幅的大

6、小决定了合振幅的大小. .干涉的位相差条件干涉的位相差条件讨讨 论论第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版9位相差位相差)2()2(1122rr) 12(22221kkrr加强加强减弱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 2221rr则则如果如果 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 波动波动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学物理学第五版第五版10 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉的

7、波程差条件，则有的波程差条件，则有当当时（半波长偶数倍）时（半波长偶数倍）合振幅最大合振幅最大krr2121maxAAA当当时（半波长奇数倍）时（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第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版11例例 如图所示，如图所示，A、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5cm，频率皆为，频率皆为100Hz，但当点，但当点 A 为波峰为波峰时，点时，点B 恰为波谷恰为波谷.设波速设波

8、速为为 ，试写出由，试写出由A、B发出的两列波传到点发出的两列波传到点P 时时干涉的结果干涉的结果.15m20mABP1sm10第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版1225201522BP10. 010010u设设 A 的相位较的相位较 B 超超前前BA2011 . 0152522APBPAB点点P 合振幅合振幅021AAA解解15m20mABP第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版13 ( (1) ) 反射线、入射线和界面的法线在反射线

9、、入射线和界面的法线在同一平面内；同一平面内；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 波动波动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学物理学第五版第五版14用惠更斯原理证明用惠更斯原理证明i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻时刻 t时刻时刻 t+tB2B3B1NNAIB32dd3dLiii第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版15 波的折射波的折射 ( (1) ) 折射线、入射线和界面的法线

10、折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；在同一平面内；21sinsinuuri( (2) ) 用惠更斯原理证明用惠更斯原理证明N界面界面RN界面界面iirLI第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版16i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻时刻 t时刻时刻 t+ttuBA133tuAB2B2B3B1NNAIrrBRriABA33rABB32133sinsinuuABBAri所以所以第十章第十章 波动波动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学物理学第五版第五版人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作