题目
根据惠更斯-菲涅耳原理,若已知光在某时刻的波阵面为S,则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的A. 振动振幅之和.B. 光强之和.C. 振动振幅之和的平方.D. 振动的相干叠加.
根据惠更斯-菲涅耳原理,若已知光在某时刻的波阵面为S,则S的前方某点P的光强度决定于波阵面S上所有面积元发出的子波各自传到P点的
A. 振动振幅之和.
B. 光强之和.
C. 振动振幅之和的平方.
D. 振动的相干叠加.
题目解答
答案
D. 振动的相干叠加.
解析
考查要点:本题主要考查对惠更斯-菲涅耳原理的理解,特别是光强度的决定因素。
解题核心思路:
惠更斯-菲涅耳原理指出,波阵面上的各点作为次波源,其振动的相干叠加决定了后续点的光强度。光强度与总振幅的平方相关,而总振幅是各子波振幅的矢量和,因此需明确“相干叠加”是振幅的矢量相加,而非光强直接相加。
破题关键点:
- 区分振幅与光强的关系:光强是振幅的平方,但叠加发生在振幅(矢量)层面,而非光强(标量)层面。
- 相干叠加的本质:各子波的振动需满足相干条件(频率相同、相位差恒定),才能产生稳定的干涉效应。
根据惠更斯-菲涅耳原理,波阵面S上的每个面积元均可视为次波源,这些次波在点P处的振动需相干叠加。具体分析如下:
-
振幅叠加的矢量性:
每个次波在点P的振幅是矢量,其叠加遵循矢量相加规则,而非简单的代数相加。总振幅为各子波振幅的矢量和。 -
光强的计算:
光强度与总振幅的平方成正比。若总振幅为$\vec{A} = \sum \vec{a}_i$,则光强$I \propto |\vec{A}|^2$。因此,光强度间接反映了各子波振幅的相干叠加效果。 -
选项辨析:
- A. 振动振幅之和:仅描述矢量和,未体现“相干”条件,不全面。
- B. 光强之和:错误,光强是标量,无法直接相加。
- C. 振动振幅之和的平方:混淆了振幅平方与振幅和的平方,实际应为总振幅的平方。
- D. 振动的相干叠加:正确,强调各子波振幅的矢量叠加及相干条件。