6.18 如题6.18图所示,S和S2为两相干波源,振幅均为A1,相距 x/4, S1较S2位相超前-|||-π/2, 求:-|||-(1)S1外侧各点的合振幅和强度;-|||-(2)S2外侧各点的合振幅和强度

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查相干波的干涉条件及合振幅的计算,需结合波源的初始相位差和传播路径差,确定总相位差,进而分析干涉类型。
解题核心思路:
- 确定总相位差:总相位差由波源的初始相位差和传播路径差引起的相位差共同决定。
- 判断干涉类型:根据总相位差判断干涉是相加(合振幅最大)还是相消(合振幅最小)。
- 计算强度:强度与合振幅的平方成正比。
破题关键点:
- 路径差的符号:观察点位置(S1外侧或S2外侧)决定路径差的正负。
- 初始相位差:S1比S2超前$\frac{\pi}{2}$,需代入总相位差公式。
第(1)题:S1外侧的合振幅和强度
确定路径差
在S1外侧,观察点P到S1的距离为$r_1$,到S2的距离为$r_1 + \frac{\lambda}{4}$(因S1与S2相距$\frac{\lambda}{4}$)。
计算总相位差
总相位差公式:
$\Delta \phi = \text{初始相位差} - \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \text{路径差}$
代入数据:
$\Delta \phi = \frac{\pi}{2} - \frac{2\pi}{\lambda} \left( r_1 + \frac{\lambda}{4} - r_1 \right) = \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{2} = \pi$
计算合振幅
相位差$\Delta \phi = \pi$时,两波反向干涉,合振幅为:
$A = A_1 - A_1 = 0$
计算强度
强度与振幅平方成正比:
$I = A^2 = 0$
第(2)题:S2外侧的合振幅和强度
确定路径差
在S2外侧,观察点P到S2的距离为$r_2$,到S1的距离为$r_2 + \frac{\lambda}{4}$。
计算总相位差
总相位差公式:
$\Delta \phi = \frac{\pi}{2} - \frac{2\pi}{\lambda} \left( r_2 + \frac{\lambda}{4} - r_2 \right) = \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{2} = 0$
计算合振幅
相位差$\Delta \phi = 0$时,两波同向干涉,合振幅为:
$A = A_1 + A_1 = 2A_1$
计算强度
强度与振幅平方成正比:
$I = (2A_1)^2 = 4A_1^2$