题目
同一介质中的两个波源位于A、B两点,其振幅相等,频率都是100Hz,B的相位比A超前π。若A、B两点相距为30m,波在介质中的传播速度为400m/s;问在AB连线上A的左侧和B的右侧能出现因干涉而静止的点吗?试求出AB连线上因干涉而静止的各点位置。
同一介质中的两个波源位于A、B两点,其振幅相等,频率都是100Hz,B的相位比A超前π。若A、B两点相距为30m,波在介质中的传播速度为400m/s;问在AB连线上A的左侧和B的右侧能出现因干涉而静止的点吗?试求出AB连线上因干涉而静止的各点位置。
题目解答
答案
解:
(1)A的左侧距离A为
处

所以A的左侧没有因干涉而静止的点。
(2)B的右侧距离B为
处

所以B的右侧没有因干涉而静止的点。
(3)AB之间距离A为
处

,
,
处为静止点。
解析
步骤 1:计算波长
根据波速公式 $u = v \lambda$,其中 $u$ 是波速,$v$ 是频率,$\lambda$ 是波长。代入已知的波速和频率,可以计算出波长。
步骤 2:分析A的左侧
在A的左侧,波源A和B的相位差需要满足干涉静止的条件,即相位差为$(2k+1)\pi$,其中$k$为整数。计算A的左侧距离A的点的相位差,判断是否满足条件。
步骤 3:分析B的右侧
在B的右侧,波源A和B的相位差同样需要满足干涉静止的条件。计算B的右侧距离B的点的相位差,判断是否满足条件。
步骤 4:分析AB之间
在AB之间,波源A和B的相位差同样需要满足干涉静止的条件。计算AB之间距离A的点的相位差,判断是否满足条件。
【答案】
步骤 1:计算波长
$\lambda = \dfrac{u}{v} = \dfrac{400}{100} = 4m$
步骤 2:分析A的左侧
在A的左侧,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A + 2\pi \times \dfrac{30}{\lambda} = \pi + 15\pi = 16\pi$,不满足干涉静止的条件,因此A的左侧没有因干涉而静止的点。
步骤 3:分析B的右侧
在B的右侧,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A + 2\pi \times \dfrac{30}{\lambda} = \pi + 15\pi = 16\pi$,不满足干涉静止的条件,因此B的右侧没有因干涉而静止的点。
步骤 4:分析AB之间
在AB之间,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A - 2\pi \times \dfrac{30-2x}{\lambda} = \pi - 15\pi + \pi x = \pi$,满足干涉静止的条件,因此AB之间距离A为$x = 2k+1$,$k$为整数,即$x = 1, 3, 5, \cdots, 29$处为静止点。
根据波速公式 $u = v \lambda$,其中 $u$ 是波速,$v$ 是频率,$\lambda$ 是波长。代入已知的波速和频率,可以计算出波长。
步骤 2:分析A的左侧
在A的左侧,波源A和B的相位差需要满足干涉静止的条件,即相位差为$(2k+1)\pi$,其中$k$为整数。计算A的左侧距离A的点的相位差,判断是否满足条件。
步骤 3:分析B的右侧
在B的右侧,波源A和B的相位差同样需要满足干涉静止的条件。计算B的右侧距离B的点的相位差,判断是否满足条件。
步骤 4:分析AB之间
在AB之间,波源A和B的相位差同样需要满足干涉静止的条件。计算AB之间距离A的点的相位差,判断是否满足条件。
【答案】
步骤 1:计算波长
$\lambda = \dfrac{u}{v} = \dfrac{400}{100} = 4m$
步骤 2:分析A的左侧
在A的左侧,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A + 2\pi \times \dfrac{30}{\lambda} = \pi + 15\pi = 16\pi$,不满足干涉静止的条件,因此A的左侧没有因干涉而静止的点。
步骤 3:分析B的右侧
在B的右侧,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A + 2\pi \times \dfrac{30}{\lambda} = \pi + 15\pi = 16\pi$,不满足干涉静止的条件,因此B的右侧没有因干涉而静止的点。
步骤 4:分析AB之间
在AB之间,波源A和B的相位差为$\Delta \varphi = \varphi_B - \varphi_A - 2\pi \times \dfrac{30-2x}{\lambda} = \pi - 15\pi + \pi x = \pi$,满足干涉静止的条件,因此AB之间距离A为$x = 2k+1$,$k$为整数,即$x = 1, 3, 5, \cdots, 29$处为静止点。