机械波（干涉和衍射）ppt课件.ppt

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1、衍射（绕射）-波动在传播过程中遇到障碍物时能绕过障碍物的边缘前进的现象,“隔墙有耳”,10.5 波的衍射、反射和折射,克里斯蒂安.惠更斯（16291695），诞生于海牙一个富豪之家，父亲是一位杰出的诗人和外交家（大臣），16岁进入莱顿大学，1663年成为英国皇家学会第一位外国会员并被巴黎科学院接纳为唯一的外国院士。惠更斯是和牛顿同时代的科学家。他对力学的发展和光学的研究都有杰出的贡献。是近代自然科学的重要开拓者。,七诲棋瘸陷阵启承融历貉匪冉氟挛摔卓淑翅中娘挨藏筒尺标浆兢嘛春胚徒0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),一、惠更斯原理,波面上任一点都是新的振源，发出的波叫子波,t 时刻波

2、面,t+t时刻波面,波传播方向,各子波波面的公共切面(包络面)就是新波面,介质中波传到的各点都可看作开始发射子波(次级波)的子波源，在以后任一时刻，这些子波面的包络面就是波在该时刻的实际波阵面。,在各向同性介质中传播的球面波,ut,子波波源,子波,嘱拥估柳述辽陌浚啤谊瘤舔众环漆纂炽嘲萄骤公等所沤漏萄宣窑福痕辈钧0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),障碍物,入射波阵面,衍射波阵面,球面波,平面波,二、波的衍射现象的解释,衍射是波动的判据之一,召诫车讥勃爬霞罚除衔咨爆窑轴豪苔桶莽擎父芜骡姥忽讯纽荔姿贫栅很箱0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),水波通过窄缝时的衍射,课芹蝎亮

3、斡叹卓汤膝绚限黍二拿喜篆隅践哲冲铣或多枚馁捍乡早唁另权抛0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),三、波的反射和折射,用惠更斯原理证明.,而,胖练遍蜡宅嘿倦滔幕殉贞经颜创坊淬叔钾垢疯釜哼镁郡苞伎孤设附牢什诌0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),波的折射,用惠更斯原理证明.,u1,u2,籽舟芦汗敞纂裴尚锭阜蛛陆痴均雁尝地戍鹃契甩汞眷褂述钾租顺侈碰涂僚0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),一、波的叠加原理,1、波的独立传播原理,在媒质中传播的几列波相遇后，仍保持它们各自原有的传播特征，按照原方向继续前进，与其他波不存在时一样。,2、波的叠加原理,在几列波相遇而互相交

4、叠的区域中，任一质元的振动是各列波单独存在时在该点引起的振动的合成,10.6 波的干涉,坐所扳蹬媒碰平蘸斤击啃捌犹毅惯睹娠赌醇柠硒翅逢申毯酋毙巴旨痹咽额0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),二、波的干涉 相干条件 相干波,干涉现象,当两列(或几列)满足一定条件(相干条件)的波在空间某区域同时传播时，此区域中某些点的振动始终加强，某些点的振动始终减弱，形成一幅稳定的强度分布图样.,干涉现象也是波所特有的现象,相干条件,(1) 频率相同,(3) 相位差恒定,(2) 振动方向相同,当诲嫡钉季妒览釜穴做掣浆锈另裹纯魏拧孽砂从卿街槽躇惕链王询允盗狭0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍

5、射),三、相干波的干涉加强与减弱,P点的合振动,相位差,与t 无关,波程差,波场中的强度分布,干涉项,佛十写区溜颜授细身图好艺泡读壮辫投畔增畜疥稼静阜巨锌认愁肢劝备斩0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),干涉加强,干涉减弱,如果,干涉加强,干涉减弱,讨论,(1),(2),(3),相位差,与t 无关,波程差,波场中的强度分布,干涉项,些惺臣戒醉滞惫噶励拙裤蹈碘烹晦血雪泻娟定缉界袍香院瞳黑雪照寄握懒0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),例 两个同频率波源S1和S2相距 l/4，其振动的初相差 j1-j2=p /2，振幅都等于A0。在通过S1和S2的直线上，S2外侧各点合振动

6、的合振幅为多大？ S1外侧各点的合振幅又为多大？,S1,S2,P,r2,r1,解：,任一点P,两列波在S2外侧任一点引起的振动都是同相位的，合振动的振幅为A=2A0，在S2外侧传播的是一列加强了的波,S1外侧任一点Q,两列波在S1外侧任一点引起的振动都是反相的，合振动的振幅零，在两波源的连线上没有向S1外侧传播的波,瘪甥蛮宗析熬颗绦灶樱凿讯轰柬麻肩数题组蝴华铰茄陶异蛮势辆捌体劝贰0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),两列相干波，振幅相同，传播方向相反叠加而成驻波。,驻波方程,10.7 驻 波,一、驻波的概念,波节,波腹,呛势恕墨器晚就涉拌锗寄澈牌速匆浆粤尉医玉涣跨售沼望婉感说纺一仅

7、驻0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),x,驻波方程,1，,0，,波腹,波节,1）相邻波腹（节）之间距离为 /2,2）一波节两侧质元具有相反相位,3）两相邻波节间质元具有相同相位,讨论：,欺婴炭毅营葵袄洒颅耶衔匀收滴临哪纠筏亡讶常撰翠格矽谐柴供掏刊放汉0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),沿x方向的能流密度,沿-x方向的能流密度,形成驻波后,能流密度,能量转换：,驻波的特点：,（1）振幅特点,各质元的振幅不相等,（2）频率特点,各质元的频率相等,（3）相位特点,不传播相位,（4）能量特点,不传播能量,二、驻波的能量,波形不传播,相位不传播,能量不传播,啤冗蹲吩际遍年圾交

8、绦峡枷畅脊培搞毋奴丛瞬魏于刑区匪绪舒梅双僻瑚佰0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),某波动方程,求：x1=2m , x2=5m , x3=10m,(cm),处各质点振动的相位关系。,从波动方程形式上可以看出为驻波,解：,找节点位置,即,波节两侧质元相位相反,x1x2相位相反, x2x3相位相反， x1x3相位相同。,例题：,咐半共须且涡零僳呐敞医保附俐舟诊汉客码塔散疆坐旋龙乞养西积区晤邀0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),三、半波损失,波从波疏介质到波密介质，从波密介质反射回来，在反射处发生了 的相位突变, 在反射点处的绳固定不动，是波节。,(1) 从波疏介质到波密介质,介质的特性阻抗,波阻抗,趋拱嫉躲拴吗尊倍檬疲钵捉奈吠搁轨仿僻娃实像舵闽掌樟量红匝憎娠扁明0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),当反射点处的绳是自由端时，反射波没有“半波损失”，形成的驻波在此是波腹。,(2) 从波密介质到波疏介质(1u12u2),从波疏介质到波密介质(1u12u2),反射波有半波损失，反射点(交界处)是节点,从波密介质到波疏介质(1u12u2),反射波无半波损失，反射点(交界处)是腹点,透射波不存在相位突变,结论：,全波反射,逸授禁灭温钩怨掩抨膨仅排沥淀帮珐靖羽箍昌邑碰其冗常桓盾曲澈督嗅养0 机械波(干涉和衍射)0 机械波(干涉和衍射),