面向21世纪课程教材：《物理学》课程电子教案（PPT课件讲稿，第五版）第十章 波波 动动（10.4）惠更斯原理波的衍射和干涉

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 惠更斯原理 介质中波动传播到的各点都可以看作是 发射子波的波源,而在其后的任意时刻,这 些子波的包络就是新的波前 u△t 平面波 球面波 R 第十章波动

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 1 球 面 波 平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是 发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这 些子波的包络就是新的波前. 一 惠更斯原理 O R1 R2 ut

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 二波的衍射 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. 波的衍射 水波的衍射 第十章波动 2

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 2 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 碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 二 波的衍射

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 波的干涉 1波的叠加原理 波传播的独立性: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 波的叠加性: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 第十章波动

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 3 三 波的干涉 1 波的叠加原理 波传播的独立性：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. 波的叠加性：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

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 2波的干涉 频率相同、振动 方向平行、相位相同 或相位差恒定的两列 波相遇时,使某些地 波 方振动始终加强,而 使另一些地方振动始 终减弱的现象,称为 波的干涉现象 第十章波动

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 4 频率相同、振动 方向平行、相位相同 或相位差恒定的两列 波相遇时，使某些地 方振动始终加强，而 使另一些地方振动始 终减弱的现象，称为 波的干涉现象. 2 波的干涉

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 (1)干涉条件 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 (2)干涉现象 某些点振动始终加强,另一些点振动始终 减弱或完全抵消. 例水波干涉光波干涉 第十章波动 5

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 5 波频率相同，振动方向相同，位相差恒定 例 水波干涉 光波干涉 某些点振动始终加强，另一些点振动始终 减弱或完全抵消. (2)干涉现象 满足干涉条件的波称相干波. (1)干涉条件

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 (3)干涉现象的定量讨论 波源振动「=4COSm+9) A, coS(at+2) 点P的两个分振动 yp=Acos(Ot+(1-2兀 2 P 2P =A2cos(ax+2-2兀 第十章波动

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 6 波源振动 cos( ) 1  1  1 y A t cos( ) 2  2  2 y A t cos( 2 π ) 1 1 1 1    r y A t P    cos( 2π ) 2 2 2 2    r y A t P    点P 的两个分振动 (3)干涉现象的定量讨论 1s 2s P * 1r 2r

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 yp=yiP y2p= A cos(at+o) 2兀 兀7 )+A, sin(o tan p A, sin(p 1 A, coS(o 2兀1 2兀 )+42cos(2--) A=√A2+A2+2A1A2coS△p P 2兀 定值 第十章波动

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 7 cos( ) y P  y1P  y2 P  A t   ) 2π ) cos( 2π cos( ) 2π ) sin( 2π sin( tan 1 2 2 1 1 1 2 2 2 1 1 1          r A r A r A r A           2 1 2 cos  2 2 2 A A1 A A A     2 1 2 1 2π r  r     定值 1s 2s P * 1r 2r

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 讨论A=√42+42+2A41cos△g 位相差△p决定了合振幅的大小 干涉的位相差条件 当△O=2kx时(k=0±1,+2+3.) 合振幅最大 =A,+A maX △=(2k+1) 合振幅最小 min 第十章波动 8

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 8    2 1 2 cos 2 2 2 A A1 A A A 合振幅最大 当   2kπ时k  0,1,2,3... Amax  A1  A2 合振幅最小 Amin  A1  A2 当   2k 1π 位相差   决定了合振幅的大小. 干涉的位相差条件 讨 论

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 位相差△O=( 2T 2丌 如果q2=91即相干波源S、S2同位相 则 2 2兀 2 δ=r;-r,称为波程差(波走过的路程之差) 2兀 2兀。「2兀加强 Ap n 6= (2k+1)兀减弱 第十章波动 9

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 9 位相差 ) 2π ) ( 2π ( 1 1 2 2      r r                 (2 1)π 2π 2π 2 π 1 2 k k r r     加强 减弱   r1  r2 称为波程差（波走过的路程之差）       2π 2π 则   r1  r2  如果 2   1即相干波源S1、S2同位相

物理学 10-4惠更斯原理波的衍射和干涉 第五版 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉 的波程差条件,则有 干涉的波程差条件 当δ=n-n2=k时(半波长偶数倍) 合振幅最大 maX 当δ=-2=(2k+1)时(半波长奇数倍 合振幅最小 Amin=A -A2 第十章波动 10

第十章 波动 物 第 理 五版 学 10-4 惠更斯原理 波的衍射和干涉 10 将合振幅加强、减弱的条件转化为干涉 的波程差条件，则有 当 时（半波长偶数倍） 合振幅最大   r1  r2  k Amax  A1  A2 当 时（半波长奇数倍） 合振幅最小 2 (2 1) 1 2    r  r  k  Amin  A1  A2 干涉的波程差条件