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波的衍射条件-波的衍射为什么缝与波长有关系-波的衍射特点详细信息
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波的衍射特点

1、一切波都能发生衍射。

2、窄缝宽度跟波长相差不多时,有明显的衍射现象。

3、窄缝宽度比波长大得越多,衍射现象越不明显。

4、窄缝宽度跟波长相比非常大时,水波将直线传播,观察不到衍射现象。

发生明显衍射现象的条件:缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小。

波的衍射条件 

波的叠加原理

1、波的独立作用原理:几列波在传播时,无论是否相遇,都将保持各自原有特性(频率、波长、振幅、振动方向)不变,互不干扰地各自独立传播。(是不是和力的独立性很相似)

2、波的叠加原理: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。

波的衍射:

1.定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象

2.特点:(1)衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象;

(2)衍射现象总是存在的,是无条件的,只有明显和不明显的差异;

(3)波的直线传播是衍射现象不明显时的近似

3.明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象

4.理论解释:由惠更斯原理,波面上的每一点都可以看做子波的波源,位于障碍物边缘狭缝处的点也是子波的波源,所以波可以到达障碍物的后面

波的衍射与波的干涉

波的衍射

波的衍射指波在传播过程中,遇到障碍物后,能绕过障碍物;或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

波的衍射与波的干涉都是波的重要特性之一,这是波动与其他运动模式的主要区别。

波的干涉

波的干涉指的是,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,而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

波的干涉,实际上与波的叠加原理是一致的,只不过波的干涉更加特殊,必须满足相应的条件。

而且我们考虑波的干涉时并不是单独一个波形的叠加,而是空间内众多波形的叠加情况。

波的干涉的前提条件

产生干涉的一个必要条件是,两列波(源)的频率以及振动方向必须相同并且有固定的相位差。

如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差(相差),相互叠加时波上各个质点的振幅是随时间而变化的,没有振动总是加强或减弱的区域,因而不能产生稳定的干涉现象,不能形成干涉图样。

波的干涉图样

波的干涉所形成的图样叫做干涉图样,是非常好的理解波的干涉的工具。

下面我们通过波的干涉图样来进一步理解波的干涉。如下图所示,为两个完全相同的波(S1S2)在平面内的传播。

如果用实线来描述波峰,虚线表示波谷。根据波的叠加原理,在平面内图像中的波峰与波峰(以及波谷与波谷)的交汇处,为振动加强点。

与之对应的是,波峰与波谷的交汇处,振动削弱。这样,就犹如波的干涉的定义描述的那样:

波的干涉指的是,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,而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

可能上面的图像太复杂了,不好辨识出来。那么接下来我们通过一部分干涉图像来分析。

如下图所示,同样为两个完全相同的波(S1S2)在平面内的传播。实线来描述波峰的,显然波谷就是相邻的两条实线中间的位置(没有画出来)。

比较容易看出来,a点是振动削弱的(波峰与波谷交汇处),b点是振动加强的(波谷与波谷交汇处)。

波的衍射与波的干涉区别

从定义上来找两者的区别:

波的衍射定义:波的衍射指波在传播过程中,遇到障碍物后,能绕过障碍物;或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

波的干涉定义:波的干涉指的是,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,而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

从解题角度看,波的衍射一般有一个空(或缝),干涉必须出现两列相干波。

波的特性

虽然这一章节讲述的是《机械振动机械波》,不过里面提到的波的干涉与衍射,是所有波的特性,不仅机械波拥有这样的特性,电磁波也是如此。

高中物理选修3-4中章节《光的本性》提到,光也是一种波,那么广同样也满足波的特征:

具有衍射性和干涉性。光的干涉与衍射本质上与波的干涉与衍射是相同的。只不过可见光的波长非常短,其干涉性和衍射性不容易观测出来。

波的衍射波能绕过障碍物继续传播的现象,叫做波的衍射。

波的干涉现象:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小,这种现象叫做波的干涉。

干涉条件:

1、两列波的频率必须相同。

2、两列波的相位差必须保持不变。

干涉图样:由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。

干涉的解释

如果在水面上的某一位置,两列波的波峰相遇,经过半个周期,两列波的波谷相遇,波峰波峰相遇,波谷波谷相遇,质点的位移最大,等于两列波的振幅之和,所以这一点始终是波干涉的振动加强点。如下图

如果在水面上的某一位置,两列波的波峰和波谷相遇,经过半个周期,两列波的波谷和波峰相遇,在这一点,两列波的振动方向始终相反,振动始终减弱,如果两列波的振幅相同,则在该位置质点的振动始终为零,如下图。

波的干涉加强点和减弱点的位置公式

假设在两列波的叠加区域有一个A点,它到两列波源的距离分别为X1X2,两列波的波长为λ

1、波的干涉加强点:当A点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍,半个波长的偶数倍时,A点为波的干涉加强点。

2、波的干涉减弱点:A点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。

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