题目
^n -|||- 如图所示,两列波长为λ的相干波在P点相遇。波在S1点振动的初相是φ1,S1到P点的距离是r1;波在S2点的初相是φ2,S2到P点的距离是r2,以k代表零或正、负整数,则P点是干涉极大的条件为( )A. r2-r1=kλB. φ2-φ1=2kπC. φ2-φ1+(2π(({r)_(2)}-({r)_(1)}))/(λ)=2kπD. φ2-φ1+(2π(({r)_(1)}-({r)_(2)}))/(λ)=2kπ
如图所示,两列波长为λ的相干波在P点相遇。波在S1点振动的初相是φ1,S1到P点的距离是r1;波在S2点的初相是φ2,S2到P点的距离是r2,以k代表零或正、负整数,则P点是干涉极大的条件为( )- A. r2-r1=kλ
- B. φ2-φ1=2kπ
- C. φ2-φ1+$\frac{2π({{r}_{2}}-{{r}_{1}})}{λ}$=2kπ
- D. φ2-φ1+$\frac{2π({{r}_{1}}-{{r}_{2}})}{λ}$=2kπ
题目解答
答案
解:${φ}_{p2}={φ}_{2}-\frac{2π}{λ}{r}_{2}$
${φ}_{p1}={φ}_{1}-\frac{2π}{λ}{r}_{1}$
要使点是干涉极大,则φ2-φ1=2kπ代表零或正、负整数
联立解得:$Δφ={φ}_{2}-{φ}_{1}-\frac{2π}{λ}({r}_{2}-{r}_{1})=2kπ$,故D正确。
故选:D。
${φ}_{p1}={φ}_{1}-\frac{2π}{λ}{r}_{1}$
要使点是干涉极大,则φ2-φ1=2kπ代表零或正、负整数
联立解得:$Δφ={φ}_{2}-{φ}_{1}-\frac{2π}{λ}({r}_{2}-{r}_{1})=2kπ$,故D正确。
故选:D。
解析
考查要点:本题考查波的干涉条件,特别是如何综合考虑波源初相差和路径差引起的相位差。
解题核心思路:
干涉极大条件要求两列波在相遇点的总相位差为$2kπ$($k$为整数)。总相位差由波源初相差和路径差引起的相位差共同决定。需分别写出两列波到达P点的相位,再求差并整理方程。
破题关键点:
- 相位计算:波传播的距离越大,相位滞后越多,相位变化量为$\frac{2π}{λ} \cdot \text{路径}$。
- 总相位差:总相位差为两列波的相位之差,需包含初相差和路径差的双重影响。
- 方程整理:将总相位差等于$2kπ$,通过代数变形匹配选项形式。
相位表达式推导
-
S₁的波到达P点的相位:
初相为$φ_1$,传播路径为$r_1$,相位滞后量为$\frac{2π}{λ}r_1$,故总相位为:
$φ_{p1} = φ_1 - \frac{2π}{λ}r_1$ -
S₂的波到达P点的相位:
同理,总相位为:
$φ_{p2} = φ_2 - \frac{2π}{λ}r_2$
总相位差与干涉条件
两列波的相位差为:
$Δφ = φ_{p2} - φ_{p1} = \left(φ_2 - \frac{2π}{λ}r_2\right) - \left(φ_1 - \frac{2π}{λ}r_1\right)$
整理得:
$Δφ = (φ_2 - φ_1) + \frac{2π}{λ}(r_1 - r_2)$
干涉极大条件要求$Δφ = 2kπ$,代入得:
$φ_2 - φ_1 + \frac{2π}{λ}(r_1 - r_2) = 2kπ$
或等价形式:
$φ_2 - φ_1 - \frac{2π}{λ}(r_2 - r_1) = 2kπ$
选项匹配
选项D的表达式为:
$φ_2 - φ_1 + \frac{2π}{λ}(r_1 - r_2) = 2kπ$
与推导结果完全一致,故D正确。