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
（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．
波的干涉
两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生 什么现象呢？
现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区 域里出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平 静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的 位置是固定的，而且相互隔开。
如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的 波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法 中正确的是（ A C D ） A．从图示时刻开始，经过0.01s质点a通过的路程 为0.4m B．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置 C．若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹， 则另一列波的频率为50Hz y/cm D．若该波传播中遇到宽 20 a x/m 约3m的障碍物能发生 0 1 2 3 4 5 6 b 明显的衍射现象 -20
S1 S2
C. 由于两列波的波长不同，因此P点的振动不遵从波 的叠加原理 D. P点的振动仍遵从波的叠加原理，但并非始终加强
3、如图5所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动 同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它 们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、 BC c、d四点，下列说法中正确的有 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质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强 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
v A． 8L
v C． 2L
v B． 4L
v D． L
二、波的衍射现象
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。
波的干涉
解释：
A1 o -A1 y t y A1 y o -A1 y t
A2
o -A2
A2
t o -A2 A2-A1 y t
y
A1+A2
o -A1-A2
t
-A2+Ao 1
t
1、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，这种现象叫做波的干涉 波 2、产生稳定干涉的条件： 两列同类波的频率相同 的 干 3、①确定干涉时，加强区域和减弱区域的位置是确定的， 涉 即加强点（域）始终是加强，减弱点（域）始终是减弱 ②不论是加强区还是减弱区，各质点都做与波源相同的 振动，各质点的位移是周期性变化的
波的干涉 1、波的独立传播特性：
两列波相遇后，每列波仍象相遇前一样，保持各自原来的 波形，继续前进
2、波的叠加原理： ★在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振 动，其振动位移等于这列波分别引起的位移的矢量和 ★当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量 和简化为代数和 ①两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大 ②两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小
4、干涉的条件：两列同类波的频率相同
如果互相叠加的两列波波源频率相同，振动情况相同， 则产生稳定的干涉现象
★如果两列频率不同的波相叠加，得到的图样是不稳定的， 而波的干涉是指波叠加中的一个特例，即产生稳定的叠加 图样 如果两列波频率相同，但振幅相差很大将不会有明显的 干涉现象，因为振动加强区和振动减弱区都在振动，振幅 差别不大
解释：振动加强点a：
A1 o -A1 y t A2
o -A2
A2
t o -A2 A2-A1 y t
y
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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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
1
2
12
2π
r 2
r 1
2
1
讨论
A A12 A22 2A1A2 cos
2
1
2π
r2
r1
1) 合振动的振幅（波的强度）在空间各点的分布
随位置而变，但是稳定的.
2kπ k 0,1,2,
A A1 A2
振动始终加强
2) (2k 1)π k 0,1,2,
A A1 A2
振动始终减弱
其他 A1 A2 A A1 A2
波的干涉 一、波的叠加原理
波传播的独立性：几列波空间相遇后， 仍然保持它们各自原
有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来 的方向继续前进，好象没有遇到过其它波一样.
叠加原理：在相遇
区域内任一点的振动为各 列波单独存在时在该点所 引起的振动位移的矢量和.
二.波的干涉
频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两 列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振 动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.
P
解：BP 152 202m 25 m
15m
u 10 m 0.10 m
100
A
20m
B 设 A 的相位较 B 超前 A B
B
A 2
BP AP
2
25 15 0.1
201
点P 振动减弱，合振幅为： A A1 A2 0