菊座理化实验室 物理 · 选择性必修一

观察波的干涉

实验:观察波的干涉 · 水面上两个相干波源

路程差 待测m
判断 待判
状态 尚未起振

公式值,不是实测

水面上两个波源 S1 和 S2 发出同心圆波纹,中垂线是加强线,三个观察点标在不同位置。

先猜路程差正好是半波长时,观察点是加强还是减弱?

先选一个,再看结论和实验。

结论减弱。半波长的奇数倍,两列波正好抵消。

第 1 镜 · 就位 两个波源 S1、S2 相距 0.20 m 还没起振,水面上标出 P1、P2、P3 三个观察点。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
观察点
只换观察点,两个波源的频率、相位和间距都不动

选定观察点,然后点播放,看两个波源起振、波纹扩散,再看这个点是加强还是减弱。

要点 · 记忆点

波的干涉
记住这句

程差是波长整数倍就加强,是半波长奇数倍就减弱。

两源同频、相位差恒定

频率一变,或相位差随时间变,加强和减弱的位置就跟着跑。相位差恒定不要求同相,固定差一个值也算;两列波的振动方向还得相同。

加强不只在线上

中垂线程差为 0,一定加强。程差 1.0λ 的点也加强,它们连成的双曲线离中垂线越来越远。

本页三个点

P1 程差 0,P3 程差 1.0λ,都加强;P2 程差 0.5λ,减弱。两源相距 0.20 m,正好两个波长。

波长先算出来

v = λf,10 Hz 的波在 1.0 m/s 的水面上波长 0.10 m。程差除以它,才知道是几倍波长。

易错程差 0.5λ 是减弱,不是不动。两列波在那里抵消到振幅最小,水面仍有起伏。判断只说加强或减弱,不给振幅。

观察什么

起振

两个波源同时起振,两套同心圆一起向外扩。波纹交叠的区域就是干涉区。

选中观察点

画布上两段虚线从 S1、S2 连到选中的点,一段长一段短,差就是程差。

换点看判断

选中点的外圈亮起。程差是波长整数倍时标加强,是半波长奇数倍时标减弱。

这个实验在说明什么

这页要看清的是水面上哪些地方一直在加强、哪些一直在减弱,判断依据是程差,不是离波源远近的感觉。P1、P2、P3 三个观察点摆在那里,换点就把程差换掉。

两个波源的频率、相位差和间距都不动,只换观察点,点上结果的差别就只能来自程差。波长先由 v = λf 算出来,再用程差除以它,才知道是几倍波长。

结论成立的条件是两源同频、相位差恒定,两列波的振动方向还得相同;频率一变,加强和减弱的位置就跟着跑。这里的加强或减弱只是定性判断,不报振幅,减弱也不等于水面不动。

频率 10 Hz、波速 1.0 m/s、波长 0.10 m、两源相距 0.20 m 都是设定值,程差由观察点位置算出,加强或减弱只是定性判断,不报振幅。教材:人教社电子课本 · 物理选必一。

讲给家长听

合上这一页,说说加强点和减弱点分别满足什么条件。

卡住了?看一眼

路程差是波长整数倍时加强,是半波长奇数倍时减弱。