2021-2022学年高二物理竞赛课件：惠更斯原理和波的衍射.pptx

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1、惠更斯原理和波的衍射惠更斯原理惠更斯原理 波的衍射波的衍射本节开始研究波的传播本节开始研究波的传播一）一）惠更斯原理的表述惠更斯原理的表述新的波阵面新的波阵面媒质中波动到达的各点，都可媒质中波动到达的各点，都可看作发射同频率子波的波源，看作发射同频率子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波在其后的任一时刻，这些子波的包络面，就是新的波阵面的包络面，就是新的波阵面。（5）驻波的平均能流密度驻波的平均能流密度：I0波节点的位置：波节点的位置：5.02.54已知反射点为波节点。再由驻波性质，两相邻波节之已知反射点为波节点。再由驻波性质，两相邻波节之间的间隔为间的间隔为/2=16/2=8 m，故波节点的

2、位置为，故波节点的位置为=44=16 m或由驻波方程，令或由驻波方程，令 驻波方程驻波方程补充：怎样用旋转矢量法求合成波的波动方程补充：怎样用旋转矢量法求合成波的波动方程在通常的旋转矢量法中在通常的旋转矢量法中,都是都是取取 t=0 时刻时刻,画出旋转矢量画出旋转矢量,求出合矢量的初位相求出合矢量的初位相 0，然后，然后加上时间因子加上时间因子t，就得任，就得任意时刻的合振动位相意时刻的合振动位相(t+0).对于两个同频率振动的合成对于两个同频率振动的合成,由于合成旋转矢量的平行由于合成旋转矢量的平行四边形的形状在旋转中是不变的四边形的形状在旋转中是不变的,也可以不取也可以不取 t=0 时刻时

3、刻,而而取其它任意时刻取其它任意时刻画旋转矢量图画旋转矢量图,所得结果一样所得结果一样.对于本问题对于本问题,可取可取时刻画旋转矢量合成图时刻画旋转矢量合成图求出合矢量的大小及初位相后求出合矢量的大小及初位相后,再加上时间因子再加上时间因子取取时刻画旋转矢量合成图时刻画旋转矢量合成图由图可见由图可见初位相初位相任意时刻的位相任意时刻的位相合成波的波动方程合成波的波动方程10mPS1S28m2mu1u2同样方法，得同样方法，得S2 发出的波在发出的波在 P 点的振动方程为点的振动方程为y20=4cos(100t-)P点合振动的振动方程点合振动的振动方程用旋转矢量法确定用旋转矢量法确定 A与与 更

4、方便更方便 例例.如图如图,B、C为同一介质中相距为同一介质中相距 30m 的两相干波源，的两相干波源，频率频率100Hz，波速，波速u400m/s，振幅相同，波源的初，振幅相同，波源的初相差为相差为，求，求BC间发生干涉相消的各点位置间发生干涉相消的各点位置.PCBr1r2解解:设两波源的振动方程为设两波源的振动方程为PCBr1r2解释衍射现象解释衍射现象衍射衍射(绕射绕射):):波在传播过程中遇到障碍物波在传播过程中遇到障碍物(或狭缝或狭缝)时时,能绕过障碍物能绕过障碍物(或狭缝或狭缝)的边缘前进的现象的边缘前进的现象.“室内讲话，墙外有耳室内讲话，墙外有耳”水波的衍射水波的衍射当障碍物当

5、障碍物(或狭缝或狭缝)的尺度与波长相近时的尺度与波长相近时,衍射现象衍射现象很明显很明显.衍射是指波可以绕过衍射是指波可以绕过与自身波长相近与自身波长相近的的物体或通过与自身波长相近的缝隙继续传播物体或通过与自身波长相近的缝隙继续传播的性质的性质.声波的波长在几米到几十米之间声波的波长在几米到几十米之间，所以，所以衍射现象很明显，隔着墙也可以衍射现象很明显，隔着墙也可以(透过门缝透过门缝或窗户缝或窗户缝)听得到声音就是衍射听得到声音就是衍射.俗话俗话“隔着门缝看人，把人看扁了隔着门缝看人，把人看扁了”，有无科学道理？有无科学道理？但可见光波的波长非常短，都在但可见光波的波长非常短，都在0.1毫米毫米以下以下.所以光的衍射现象是很难观察到的，所以光的衍射现象是很难观察到的，像门缝那么大的缝根本不可能有衍射现象的像门缝那么大的缝根本不可能有衍射现象的.水波通过窄缝时的衍射水波通过窄缝时的衍射解释：解释：不足：不能解释波的强度不足：不能解释波的强度 及为什么只考虑向及为什么只考虑向 前传播的波前传播的波。