波干涉时振动加强的标准是什么?

波干涉时振动加强的标准是什么? 江苏省无锡市第一中学 沈志斌 选自《物理教师》2009年第7期

1.问题的提出

中学生最早接触波的干涉是水波的干涉,教学中通常用水波振子来演示干涉现象。把两根金属丝固定在同一振动片上,当振动片在50Hz 交变电流形成的电磁驱动力作用下做受迫振动时,两根金属丝周期性地触动水面,形成两个波源。这两个波源的振动频率和振动步调完全相同,是两个相干波源,由此发出的两列水波相遇时便产生干涉。

教材关于干涉的分析,借助于图1的波峰(实线表示)、波谷(虚线表示)图,分3个层面展开。

分析1:“如果在某一时刻,在水面上的某一点是两列波的波峰与波峰相遇,这一点,两列波引起的振动始终是加强的,质点的振动最激烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和”。 分析2:“如果在某一时刻,在水面上的某一点是两列波的波峰与波谷相遇,在这一点,两列波引起的振动始终是减弱的,质点的振幅等于两列波的振幅之差。”

分析3:“实线与实线的交点,或者虚线与虚线的交点,为振动加强区,它们的连线用实线画出,实线与虚线的交点为振动减弱区,它们连成的区域用虚线画出”。

对于分析1和分析2,教师和学生都很容易理解,但是对于分析3就很有异议。主要有3个方面:其一是从纯数学的角度来看,“实线与实线的交点,或者虚线与虚线的交点,应该为振动加强的点,或说振动最强的点”;其二是振动加强与减弱到底以什么为标准;其三是分布在相邻最强点和最弱点方向之间的点,如图1中的P 点,它到底是振动加强还是减弱呢?这个问题教材是回避了,教师在教学中通常也是回避了,但是教学辅导用书上不时出现涉及这个问题的习题,笔者觉得有必要加以讨论,以便教师在教学时正确地把握。

2.振动加强的标准是什么

波的干涉源于波的叠加,当空间只有一列波(振幅为A 1)在传播时,空间任意一点做

受迫振动的振幅也为A 1,当空间同时有两列波(振幅分别为A 1和A 2)在传播时,空间任一质点同时参与两列波引起的受迫振动,根据运动合成原理,空间任一点的位移是两列波单独引起振动的位移的矢量和。振幅是表示振动强弱的物理量,如果叠加后的振幅大于单独一列波引起的振幅,即大于A 1(或大于A 2),我们说该点的振动比原来是加强了,反之则认为振动是减弱了。

3.任意点振动振幅的计算

设图1中的相干波源S 1、S 2同时、同向开始振动,发出的两列波在P 点叠加,设S 1P=r1,S 2P=r2,由S 1、S 2传到P 点时的两个振动分别为y 1=A 1cos ωt ;y 2=A 2cos (ωt +φ);式中相位φ=2π(r 2-r 1)/λ,如图2所示,这是两个同频率的旋转矢量的合成问题,由于转动的角速度相同,故可以取任意一个时刻,通过平行四边形法则确定合成矢量的最大值即振幅。

A =A 1+A 2+2A 1A 2cos φ

合振动y =Acos (ωt +θ)也为简谐振动,其中θ为A 矢量与时间轴的夹角。

(1)当波程差Δr =k λ(k =0,±1,±2,±3„)时,cos φ=1。合振动最强,该点的振幅为A 1+A 2,P 点出现在图1中实心点的连线上。

(2)当波程差Δr=(2k +1)λ/2(k =0,±1,±2,±3„)时,cos φ=-1,合振动最弱,该点的振幅为|A1一A 2|,P 点出现在图1中空心点的连线上。

(3)当波程差在波长的整数倍和半波长的奇数倍之间时,P 点就落在图1中相邻最强点和最弱点方向之间,其振幅在A 1+A 2和|A1一A 2|之间,仍有可能比A 1或A 2大,因此很难判断P 点的振动是加强还是减弱了。

根据以上分析,教材回避上述一般点的讨论是有道理的,建议在教学过程中点到为止,作为教师也没有必要编撰相关习题让学生训练,更没有必要作为考题考查学生。

振动加强点是不是始终在位移最大处,为什么

首先 你的问题提的很模糊 别人会有两种理解 一是被加强的点是不是永远处于位移最大的位置不动 二是对加强点具体在哪儿的判断

振动加强或减弱是波的叠加问题

先回答第一种情况: 加强点只是振幅加大了 仍在不停的振动着 所以自然不会始终呆在那儿不动了

再回答第二种情况:

1. 如果某空间存在两列波 那么每个就要同时参与这两列波引起的振动

2. 假设空间有一点P 则P 点同时参与两列波的振动 那么P 点的位移就应等于两列波各自引起的位移之和

3. 若这两列波到达P 时引起的振动都是向上(或向下)的 那么P 点就应该向上(或向下)振动 这样p 点的振动就得到了加强了 我们把这样的点就叫做加强点

4. 反之 若A 波引起的振动向上 B 波引起的振动向下 则P 点的位移就等于两列波各自引起的位移之差 这样p 点的振动就被减弱 我们把这样的点叫做减弱点

5. 所以判断某点是否被加强 并不是看它是否处于或 而应该看两列波是否使其向同一个方向振动 只是我们平时处理大多数的问题的时候习惯去分析特殊位置 因为这样问题会变得简单


相关文章

  • 波的衍射和干涉教案
  • 1.波的衍射 (1)波的衍射现象 首先观察水槽中水波的传播:圆形的水波向外扩散,越来越大.然后,在水槽中放入一个不大的障碍屏,观察水波绕过障碍屏传播的情况. 波绕过障碍物的现象,叫做波的衍射. 再引导学生观察:在水槽中放入一个有孔的障碍屏, ...

  • 用牛顿环测量球面的曲率半径思考题
  • 实验十五 用牛顿环测量球面的曲率半径 一.干涉 干涉的定义:干涉是指满足一定条件的两列相干光波相遇叠加,在叠加区域某些点的光振动始终加强,某些点的光振动始终减弱,即在干涉区域内振动强度有稳定的空间分布:而在文学的解释中,干涉指过问或制止,多 ...

  • 光的偏振及其应用
  • 1 光的偏振及其应用 江西省萍乡市上栗中学 彭俊昌 一.光的偏振 自然光通过偏振片P之后,只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过,也就是说,通过偏振片P的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动,这种光叫偏振光.通 ...

  • 波粒二象性
  • 课 题: 波粒二象性 类型:复习课 目的要求:了解光的"微粒说"与"波动说",熟悉相干条件,掌握双缝干涉的特征及规律.条纹分布 情况及明.暗纹位置特征:熟悉薄膜干涉的特征及其应用.掌握产生明显衍射现象 ...

  • [波的干涉]教学案例
  • 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn <波的干涉>教学案例 作者:韩志武 来源:<教育教学论坛>2014年第21期 摘要:在三维教学目标中,前两维度是提升学生素质的阶梯,而情感态度价值观便是学生 ...

  • 大学物理7章作业
  • 第七章 机械波 一. 选择题 1. 机械波的表示式为 (SI ),则 (A) 其振幅为3m (B) 其波速为10m/s (C) 其周期为1/3s (D) 波沿x 轴正向传播 2. 一平面简谐波沿x 轴正向传播,此时 处质点的相位为 (A) ...

  • [知识点]光的波粒二象性
  • 光学现象是与人类的生产和日常生活密切相关的.人类在对光学现象.规律的研究的同时,也开始了对光本性的探究. 到了17世纪,人类对光的本性的认识逐渐形成了两种学说. (一)光的微粒说 一般,人们都认为牛顿是微粒说的代表,牛顿于1675年曾提出: ...

  • 1 劈尖干涉理论
  • 1 劈尖干涉理论 首先我们再来回顾一下波的干涉的定义:"两列频率相同的波相互叠加,在某些地方振动加强,某些地方振动减弱,这种现象叫波的干涉". 具体来说,最大加强区域和最大减弱区域分别为: 波的最大加强区域:该点到两个波 ...

  • 2015大学物理考试题库
  • 第10章 波动 一.选择题 1.一平面简谐波的波动方程为y =0.1cos(3πt -πx +π)(m ), t =0时的波形曲线如题4.1.2 图所示,则 ( C ) (A )O 点的振幅为-0.1m (B )波长为3m . (C )a ...

© 2024 范文参考网 | 联系我们 webmaster# 12000.net.cn