波的干涉
波的干涉(高中物理教学课件)
课堂训练：
3.(多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一 种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某 时刻的波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是( AD ) A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来 位于波谷的点将位于波峰
应用：消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题， 内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发 出噪声，如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生 的噪声。波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声 波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇 时可削弱噪声。试说明该消声器的工作原理及要达到良 好的消声效果必须满足的条件。
A.该时刻a质点振动最弱， b.c质点振动最强，d质点 振动既不是最强也不是最弱
B.该时刻a质点振动最强， b、c、d质点振动都最弱 C.a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的 D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平 衡位置，因此振动最弱
典型例题
例6.如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图 中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的 振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速 和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点， 下列说法中正确的是（BCD） A．C、E两点都保持静止不动 B．图示时刻A、B两点的竖 直高度差为20cm C．图示时刻C点正处于平衡 位置且向水面上运动 D．从图示的时刻起经0.25s， B点通过的路程为20cm
二.波的干涉
问题：为什么会形成稳定的干涉图样？
用两组同心圆表示从波源 发出的两列波，蓝线圆表 示波峰，黑线圆表示波谷。 蓝线圆与黑线圆间的距离 等于半个波长，蓝线与蓝 线、黑线与黑线之间的距 离等于一个波长。
波的干涉现象
波的干涉现象波的干涉是指当两个或多个波同时传播到同一空间时，它们相互叠加而产生的干涉现象。
这种干涉可以是构成性干涉，即波的振幅相互增强；也可以是破坏性干涉，即波的振幅相互抵消。
一、干涉的条件波的干涉需要满足以下两个条件：1.波源具有同样的频率；2.波源之间的相位差保持稳定。
二、干涉的类型根据干涉现象的特点，我们可以将波的干涉分为两种类型：干涉的构成和破坏性干涉。
1.构成性干涉构成性干涉是指当两个波相位相同或相差整数倍的情况下，波的振幅相互增强。
在构成性干涉中，波的振幅会出现明显的增强现象，形成明暗相间的干涉条纹。
2.破坏性干涉破坏性干涉是指当两个波相位相差半个波长或波长的奇数倍的情况下，波的振幅相互抵消。
在破坏性干涉中，波的振幅会出现减弱、相互抵消的现象，形成干涉条纹中的暗纹。
三、干涉的表现形式干涉现象可以在不同的波动现象中观察到，主要有光的干涉、声波干涉和水波干涉等。
1.光的干涉光的干涉是最为常见的干涉现象之一，它是由于光的波动性质而产生的。
当光通过两个狭缝或反射、折射等产生相干光时，它们会形成明暗相间、交替出现的干涉条纹。
2.声波干涉声波干涉是指当声波通过两个或多个波源时，由于声波的波动性质而产生的干涉现象。
声波干涉常见于干涉扬声器、乐器等声音的传播过程中，形成明暗相间、交替出现的干涉条纹。
3.水波干涉水波干涉是指当水波传播到两个或多个波源处时，由于水波的波动性质而产生的干涉现象。
水波干涉常见于双缝干涉实验、波纹池等情境中，观察到明暗相间、交替出现的干涉条纹。
四、应用领域波的干涉现象在很多领域中都有重要应用，包括光学、声学、天文学等。
1.光学干涉应用在光学领域中，干涉现象广泛应用于干涉仪、干涉测量、光的分光和激光等领域。
例如，利用干涉仪可以测量光的波长、薄膜的厚度等物理量，干涉技术也在激光技术中得到了广泛应用。
2.声学干涉应用干涉现象在声学领域中也有着重要应用，比如在音乐演奏中的共鸣现象、声纳技术中的干扰现象等都与声波的干涉有关。
大学物理波的干涉
contents
目录
• 波的干涉基础 • 干涉的形成 • 干涉的特性 • 干涉的应用 • 实验与观察
01
波的干涉基础
波的干涉定义
波的干涉是指两列或两列以上的波在 空间相遇时，在一定条件下，相互叠 加、增强或减弱的现象。
干涉是波看
THANKS
03
干涉的特性
相干性
相干性是指波源发出的波信号在相遇点处相互叠加时，能够形成稳定的干涉现象 。为了满足相干性，两个波源的频率、相位和振动方向必须相同或有一定的规则 关系。
频率相同是相干性的基本要求，因为只有频率相同的波才能产生干涉现象。相位 和振动方向相同则是为了使波信号在相遇点处能够同向叠加，形成稳定的干涉图 样。
05
实验与观察
双缝干涉实验
总结词
双缝干涉实验是研究波的干涉现象的重要实验之一，通过观察双缝干涉实验，可以深入理解波的干涉原理。
详细描述
双缝干涉实验中，单色光波通过两个相距较近的小缝隙，产生干涉现象。在屏幕上可以观察到明暗相间的干涉条 纹，这是因为光波通过双缝后形成相干波源，相互叠加产生加强和减弱的现象。通过测量干涉条纹的间距和光的 波长，可以验证光的波动理论。
波的干涉现象
相长干涉
当两列波的相位差等于0或2π的整 数倍时，它们在相遇点的振幅相加， 形成较强的干涉现象。
相消干涉
当两列波的相位差等于π的奇数倍 时，它们在相遇点的振幅相减，形 成较弱的干涉现象。
波的干涉条件
01
频率相同
参与干涉的两列波必须具有相同 的频率。
02
有恒定的相位差
两列波在相遇点必须有恒定的相 位差，这是形成干涉现象的重要 条件。
干涉在光学中的应用
波的干涉
3)
2
1
2
r2
r1
若 1=2 则
2
π
r2
r1
波程差
k k 0,1,2,
A A1 A2
振动始终加强
(2k
1)
2
k 0,1,2,
A A1 A2
振动始终减弱
其他 A1 A2 A A1 A2
例 如图所示，A、B 两点为同一介质中两相干波源。 其振幅皆为5cm，频率皆为100Hz，但当点 A 为波峰 时，点B 恰为波谷。设波速为10m/s，试写出由A、B 发出的两列波传到点P 时干涉的结果。
• 相干条件 频率相同、振动方向相同、相位相同或 相位差恒定。
• 相干波 满足相干条件的波 • 相干波源 产生相干波的波源
❖ 干涉规律
两个相 干波源：
S1
y A cos(t )
10
1
1
S2
y A cos(t )
20
2
2
S1
r1
P
P
y
A
cos(t
2π
r 1
)
1
1
1
S2
y
A cos(t
2π
r 2
)
r2
2
2
2
P 点处的合振动方程 y y1 y2 Acos(t )
P 点处合振动的初相
tgA1ຫໍສະໝຸດ sin(12 r1
)
A1
c os (1
2r1
)
A2
sin(2
2 r2
)
A2
c os ( 2
2r2
)
P 点处合振动的振幅
A A 2 A 2 2A A cos
波的干涉
（1）当它们相遇后，会不会产生稳定的干涉现象，如果产生了，那为什么没有加强区啊？？
答：会产生，有加强区。
两个波源为O1,O2。。。设有一个点为P
满足：PO1等于半波长（nλ+1/2λ)，PO2等于波长(nλ+λ）
这样刚好波源处的反相位，又反了过来，形成，加强区。
通俗点说，O1的波峰到P点时，O2的波峰也刚好到P点。。形成加强
A．b处振动永远互相减弱．
B．a处永远是波峰与波峰相遇．
C．b处在这时刻是波谷与波谷相遇．
D．c处的振动永远互相减弱．
分析 b处此刻是波谷和波谷相遇，位移为负的最大值，振动也是加强．A错，C正确．
a处此刻是波峰与波峰相遇，过半周期后变成波谷与波谷相遇，始终是振动加强的点，并非永远是波峰与波峰相遇的点．B错．
名词解释波的干涉
名词解释波的干涉波的干涉是指在特定条件下，两个或多个波相遇产生干涉现象的一种物理现象。
干涉现象在日常生活中无处不在，例如水波传播时的交叉现象、声波传播时的声音干涉等。
波的干涉是典型的波动现象，具有重要的理论和实际意义。
波的干涉现象最早由英国科学家托马斯·杨德尔（Thomas Young）在1801年的实验中观察到，被他称为“双缝干涉实验”。
实验中，他利用一个屏幕上的两个小缝让光通过，然后在另一个屏幕上观察到一系列明暗相间的干涉条纹，这是因为经过两个小缝的光波在后方屏幕上相遇形成干涉。
波的干涉可以分为两种类型：建立相干波源的波的干涉和波面干涉。
前者是指由两个或多个波源同时发送的相干波所产生的干涉，它们具有相同的频率、相位和振幅。
后者是指波传播过程中波面的干涉，即不同位置上的波面相遇后会发生相位差，从而形成干涉。
这两种干涉类型都可以通过干涉条纹的形成或干涉程度的变化来观察。
波的干涉是基于波动理论的重要实验现象之一，可以通过干涉现象来研究波的性质和波的传播规律。
波的干涉原理也是许多实际应用中不可或缺的一部分。
例如在光学领域中，利用干涉现象可以测量薄膜的厚度、检测光的相位差等。
在声学领域中，干涉现象可以使声音增强或减弱，被应用于扩音器、音响系统等。
此外，干涉现象还被应用于无损检测、干涉显微镜、激光干涉测量等各个领域。
波的干涉现象是波动方程的解决方法和波动理论的基础之一。
在光学和声学领域中，利用波的干涉原理可以解释和预测许多现象。
干涉现象的研究和应用也推动了波动方程的发展和波动理论的深入研究。
同时，波的干涉现象也为物理学的研究提供了重要的实验方法和应用例子。
总结起来，波的干涉是一种常见的物理现象，通过两个或多个波相遇形成干涉现象。
它有两种类型，建立相干波源的波的干涉和波面干涉。
波的干涉现象在理论和实验上都具有重要意义，为研究波动方程和波动理论提供了基础。
此外，干涉现象的研究也为光学、声学等领域的应用提供了理论基础和实验方法。
物理学中的波的干涉与衍射现象解析
物理学中的波的干涉与衍射现象解析波的干涉与衍射是物理学中重要的现象，广泛应用于各个领域，包括光学、声学、电磁学等。
本文将对波的干涉与衍射现象进行解析，探讨其原理、应用以及相关实验。
一、波的干涉现象1. 干涉现象的原理干涉是指两个或两个以上波相遇时产生的加强或减弱的现象。
它基于波的性质，当波通过不同路径传播后再相遇时，会发生干涉。
干涉可以分为构成干涉的两个波相位相同或相差为整数倍的相干干涉，以及相位相差为非整数倍的非相干干涉。
2. 干涉的类型与应用干涉现象常见的类型有光的干涉、声的干涉等。
光的干涉应用广泛，例如干涉仪、干涉滤光镜等。
干涉还被应用于测量长度、测量厚度、验证波动理论等方面，具有重要的实际意义。
二、波的衍射现象1. 衍射现象的原理衍射是波通过一个障碍物或通过一个开口时出现偏离直线传播的现象。
当波传播到障碍物或开口时，波的传播方向发生改变，从而形成衍射。
衍射的程度与波的波长、障碍物或开口的大小有关。
2. 衍射的类型与应用衍射现象广泛存在于光学、声学以及电磁学中。
例如，光的衍射可以解释物体的阴影、光的散射等现象。
衍射还被用于干涉仪、衍射光栅等仪器的设计与制造中，对于精密测量、成像等方面有着重要作用。
三、干涉与衍射的实验1. 光的干涉实验干涉实验中常用的装置有双缝干涉装置、等厚干涉装置等。
通过控制干涉光的光路差，即两光束之间的光程差，可以观察到干涉条纹的变化。
例如，双缝干涉装置中，当光程差为波长的整数倍时，会形成明纹，而相位差为半波长的奇数倍时，会形成暗纹。
2. 波的衍射实验衍射实验常用的装置有单缝衍射装置、衍射光栅等。
通过观察衍射光的光斑形状和衍射角度，可以推断出波的幅度与波长的关系。
例如，单缝衍射实验中，衍射角与波长成反比关系。
四、干涉与衍射的应用1. 光学中的应用光的干涉与衍射广泛应用于光学领域。
例如，干涉技术被用于制作干涉滤光镜、干涉仪等光学仪器。
衍射技术可以解释光的散射现象，也被应用于衍射光栅、衍射光学元件的制造与应用。
波的干涉与衍射现象
波的干涉与衍射现象波的干涉和衍射现象是波动现象中的两个重要现象，它们对于理解光、声波等波动的性质和行为具有重要意义。
本文将从理论基础、实验观察和应用等方面介绍波的干涉与衍射现象。
一、波的干涉现象波的干涉是指两个或两个以上波源产生的波相遇时，根据不同的相位差而产生的加强或减弱的现象。
波的干涉可分为构造干涉和破坏干涉两种类型。
1. 构造干涉构造干涉是指两个同频率、同振幅、相干的波源相遇时，波的叠加形成明暗条纹的现象。
其中最经典的干涉实验是杨氏双缝干涉实验。
杨氏双缝干涉实验是由杨振宁提出的，通过一个屏幕上开有两个细缝，让一束光通过这两个缝，然后在观察屏幕上观察到一系列明暗相间的干涉条纹。
这些干涉条纹的形成是由于两束光线经过不同路径到达屏幕上，形成了相位差，从而出现干涉现象。
2. 破坏干涉破坏干涉是指两个相位差大于或不是整数倍关系的波相遇时，互相抵消，出现减弱的现象。
最常见的破坏干涉实验是扬声器实验。
通过两个同样频率、同样振幅的扬声器发出声波，在某些位置上会出现减弱的声音，这是因为两个声波相位差为180°，导致了相互抵消。
这种现象的应用十分广泛，例如使用消声器来减少噪音。
二、波的衍射现象波的衍射是指波遇到障碍物或通过孔隙时，发生波前的弯曲和扩散的现象。
波的衍射常常会导致波的扩散和散射。
波的衍射现象可以通过单缝衍射实验来观察。
当光线通过一个狭缝时，光线会向前延伸，形成一个以狭缝为中心的光斑，并在两侧产生一系列明暗相间的衍射条纹。
这些条纹的形成与波的波长、狭缝的宽度以及观察点的位置等参数有关。
三、应用与意义波的干涉与衍射现象具有广泛的应用和意义。
1. 光学领域波的干涉与衍射现象在光学领域被广泛应用。
例如，利用干涉现象可以进行精密测量，如激光干涉仪，通过分析干涉条纹可以测量出物体的形状和表面的精度。
而光的衍射现象则用于显微镜、望远镜等光学仪器的设计与制造。
2. 声学领域波的干涉与衍射现象在声学领域同样有重要应用。
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波的干涉
教学目标1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点．
2、知道现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象．
3、通过观察波的独立前进，波的叠加和水现象，认识条件及干涉现象的特征．
教学建议本节重点是对干涉概念的理解和产生稳定干涉条件的应用．学习中要注意两列波的波峰、波峰相遇处是振动最强的地方，波谷、波谷相遇处也是振动最强的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇处则是振动最弱的地方．干涉的图样是稳定的，振动加强的地方永远加强，振动减弱的地方永远减弱．
为什么频率不同的两列波相遇，不发生干涉现象?
因为频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定干涉图样．而是波叠加中的一个特例，即产生稳定的干
涉图样.
请教师阅读下表：项目
备注
概念
频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动的加强区和减弱区相互间隔的现象是波特有的现象产生稳定干涉条件
(1) 两列波的频率相同；(2) 振动情况相同.产生的原因
波叠加的结果
教学设计示例教学重点：波的叠加及发生的条件．教学难点：对稳定的图样的理解．教学方法：实验讨论法教学仪器：水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体新课引入：问题1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢？（波绕过障碍物的现象）问题2：发生明显的衍射现象的条件是什么？（障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多）这节课我们研究现象，如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样?请学生注意观察演示实验．一、观察现象：①在水槽演示仪上有两个振源的条件下，
单独使用其中的一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播．现象结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播．②找两个同学拉着一条长绳，让他们同时分别抖动一下绳的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播．当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播．（由于这种现象一瞬间完成，学生看不清楚，教师可用计算机多媒体演示）现象结论：波相遇时，发生叠加．以后仍按原来的方式传播，是独立的．1.波的叠加：在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加．教师板书：两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和．结合图下图解释此结论．解释时可以这样说：在介质中选一点为研究对象，在某一时刻，当波源l的振动传播到点时，若恰好是波峰，则引起点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了点，若恰好也是波峰，则也会引起点向上振动；这时，点的振动就是两个向上的振动的叠加，点的振动被加强了．(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到点时，若恰好是波谷，则引起户点向下振动；同时，波源2的振动传播到了点时，若恰好也是波谷，则也会引起点向下振动；这时，点的振动
就是两个向下的振动的叠加，点的振动还是被加强了．)用以上的分析，说明什么是振动加强的区域．波源l经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的．(让学生来说明原因) 问题：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件?如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件?总结：波源1和波源2的周期应相同．2：观察现象：③水槽中的水．对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的．详细解释教材中给出的插图，如下图所示．在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的．
让学生思考和讨论，并在分析的基础上，给出干涉的定义：（教师板书）频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振
动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫，形成的图样叫做图样．请学生反复观察水槽中的水，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域．最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的．问题：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗？（不可以）为什么？（干涉是一种特殊的叠加．任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同）总结：干涉是波特有的现象．二、应用请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过现象，举例说明：例1、水现象．例2、声现象．三、课堂小结今天，我们学习了波特有的现象：．请同学再表达一下：什么叫波干涉?什么条件下可能发生? 课后的任务是认真阅读课本．
探究活动
研究声音的干涉现象．。