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O2惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理惠更斯原理球面波球面波t时时刻刻的的波波阵阵面面t+ t时刻时刻波阵面波阵面t+2 t时刻的时刻的波阵面波阵面平面波平面波3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 波波 的的 衍衍 射射 水水波波的的衍衍射射 波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障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4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再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.保持自己原有的特性保持自己原有的特性( (频率、波长、振动方向等频率、波长、振动方向等) )5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 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6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 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7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波源振动波源振动点点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*(振动强弱分布规律振动强弱分布规律) 两个相干波源波源两个相干波源波源S1和和 S2的振动方程分别为：的振动方程分别为：8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定值定值*9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合振幅最大合振幅最大当当合振幅最小合振幅最小当当位相差位相差 决定了合振幅的大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10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位相差位相差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）则则如果如果 即相干波源即相干波源S1、S2同位相同位相11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 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 干涉的波程差条件干涉的波程差条件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波的干涉波的干涉波的干涉波的干涉讨论讨论强度最大：强度最大：强度最小：强度最小：干涉现象的强度分布干涉现象的强度分布13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5 cm，频率皆频率皆为为100 Hz，但当点但当点 A 为波为波峰时，点峰时，点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、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.15 m20 mABP14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设设 A 的相位较的相位较 B 超超前前点点P 合振幅合振幅解解15 m20 mABP15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) ) 反射线、入射线和界面的法线在反射线、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L( (2) ) 反射定律反射定律I16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+tB2B3B1NNAIBL17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 波的折射波的折射 ( (1) ) 折射线、入射线和界面的法线折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；在同一平面内；为介质为介质2 2对于介质对于介质1 1的相对折射率的相对折射率 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LI(2)18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i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻时刻 t时刻时刻 t+tB2B3B1NNAIBR所以所以19