波的干涉衍射    学案

例1在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m／s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为 [ ]

A．10cm． B．5cm．

C．d＞1cm．D．d＜1cm．

分析在水槽中激发的水波波长为

要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长．

答 D．

讨 论

波传到小孔时，小孔仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播方向的衍射现象．

例2 图5-60中S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷．则对a、b、c三点振动情况的下列判断中，正确的是 [     ]

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．

c处此刻是峰、谷相遇，过半周期后仍是峰、谷相遇，它的振动永远互相减弱．D正确．

答 C、D．

说明 两相干波的叠加区域，凡波峰与波峰相遇的点或波谷与波谷相遇的点，都是振动加强的点；凡峰、谷相遇的点，都是振动减弱的点．

讨 论

1．干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波，频率(或波长)相同、相差恒定，在同一平面内振动．由于书中不讲相和相差，且限于讨论一维振动的情况，所以只强调“频率相同”这一条件．显然，若两波的频率(或波长)不同，在某一时刻峰、峰(或谷、谷)相遇振动加强的点，在另一时刻，不会始终加强，也就不会出现稳定的干涉图样，只是一般的波的叠加现象．所以，对干涉的产生必须注意其条件．