设 S_(1) 和 S_(2) 为两相干波源,初始相位相差 pi,相距为 4lambda。若两波在 S_(1) 与 S_(2) 连线方向上传播时分别引起各点振动的振幅均为 A,且不随距离变化,则()A. 如果 S_(1)P 的间距为 x,则 S_(1) 和 S_(2) 到 P 点的相位差为 (4x)/(lambda)pi-7piB. 在 S_(1) 与 S_(2) 连线间由于干涉而振幅为 2A 的点的位置满足 S_(1) 与 S_(2) 到该点的相位差满足 Deltavarphi=2kpiC. P 距离 S_(1) 为 2lambda 时,该位置振动振幅为 2AD. P 距离 S_(1) 为 0.25lambda 时,该位置振动振幅为 2A
A. 如果 $S_{1}P$ 的间距为 $x$,则 $S_{1}$ 和 $S_{2}$ 到 $P$ 点的相位差为 $\frac{4x}{\lambda}\pi-7\pi$
B. 在 $S_{1}$ 与 $S_{2}$ 连线间由于干涉而振幅为 $2A$ 的点的位置满足 $S_{1}$ 与 $S_{2}$ 到该点的相位差满足 $\Delta\varphi=2k\pi$
C. $P$ 距离 $S_{1}$ 为 $2\lambda$ 时,该位置振动振幅为 $2A$
D. $P$ 距离 $S_{1}$ 为 $0.25\lambda$ 时,该位置振动振幅为 $2A$
题目解答
答案
B. 在 $S_{1}$ 与 $S_{2}$ 连线间由于干涉而振幅为 $2A$ 的点的位置满足 $S_{1}$ 与 $S_{2}$ 到该点的相位差满足 $\Delta\varphi=2k\pi$
D. $P$ 距离 $S_{1}$ 为 $0.25\lambda$ 时,该位置振动振幅为 $2A$
解析
考查要点:本题主要考查相干波的干涉条件及相位差的计算,需结合波源初始相位差与路径差的影响,判断各点振动振幅的情况。
解题核心思路:
- 相位差公式:总相位差由路径差引起的相位差和初始相位差共同决定,即 $\Delta \varphi = \frac{2\pi}{\lambda} \Delta r + \varphi_2 - \varphi_1$。
- 振动加强与减弱条件:当总相位差为 $2k\pi$ 时,振幅为 $2A$;当总相位差为 $(2k+1)\pi$ 时,振幅为 $0$。
- 路径差计算:需根据点 $P$ 的位置(是否在 $S_1$ 与 $S_2$ 连线之间)确定路径差 $\Delta r$。
破题关键点:
- 选项A:需正确计算路径差与初始相位差的叠加。
- 选项B:直接根据振动加强条件判断。
- 选项C、D:需结合具体位置计算路径差,进而确定总相位差。
选项A分析
设 $S_1P = x$,若 $P$ 在 $S_1$ 与 $S_2$ 连线之间,则 $S_2P = 4\lambda - x$,路径差 $\Delta r = (4\lambda - x) - x = 4\lambda - 2x$。
总相位差为:
$\Delta \varphi = \frac{2\pi}{\lambda} \Delta r + \pi = \frac{2\pi}{\lambda}(4\lambda - 2x) + \pi = 8\pi - \frac{4\pi x}{\lambda} + \pi = 9\pi - \frac{4\pi x}{\lambda}.$
选项A给出的表达式为 $\frac{4x}{\lambda}\pi - 7\pi$,与正确结果不符,错误。
选项B分析
当 $\Delta \varphi = 2k\pi$ 时,两列波振动加强,振幅为 $2A$。选项B直接对应此条件,正确。
选项C分析
若 $S_1P = 2\lambda$ 且 $P$ 在连线之间,则 $S_2P = 4\lambda - 2\lambda = 2\lambda$,路径差 $\Delta r = 0$。
总相位差为:
$\Delta \varphi = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot 0 + \pi = \pi.$
此时振幅为 $0$,选项C错误。
选项D分析
若 $S_1P = 0.25\lambda$ 且 $P$ 在连线之间,则 $S_2P = 4\lambda - 0.25\lambda = 3.75\lambda$,路径差 $\Delta r = 3.75\lambda - 0.25\lambda = 3.5\lambda$。
总相位差为:
$\Delta \varphi = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot 3.5\lambda + \pi = 7\pi + \pi = 8\pi.$
此时振幅为 $2A$,选项D正确。