沿着相反方向传播的两列相干波,其表达式为 y_1 = A cos 2pi(nu t - x/lambda) 和 y_2 = A cos 2pi(nu t + x/lambda) 在叠加后形成的驻波中,各处简谐振动的振幅是A. 2A cos(2pi x/lambda)B. AC. 2AD. |2A cos(2pi x/lambda)|
A. $2A \cos(2\pi x/\lambda)$
B. $A$
C. $2A$
D. $|2A \cos(2\pi x/\lambda)|$
题目解答
答案
解析
本题考查驻波的形成及振幅计算。两列振幅相同、频率相同且相位相反的相干波沿相反方向传播叠加时,形成驻波。关键点在于利用波的叠加原理,将两波的表达式相加,通过三角恒等式化简得到驻波表达式,进而确定各点的振幅。需注意振幅是系数的绝对值,而非单纯的代数表达式。
波的叠加与化简
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写出两列波的表达式:
$y_1 = A \cos\left[2\pi\left(\nu t - \frac{x}{\lambda}\right)\right], \quad y_2 = A \cos\left[2\pi\left(\nu t + \frac{x}{\lambda}\right)\right]$ -
应用余弦加法公式:
$\cos\alpha + \cos\beta = 2\cos\left(\frac{\alpha+\beta}{2}\right)\cos\left(\frac{\alpha-\beta}{2}\right)$
将两波相加:
$y = y_1 + y_2 = 2A \cos\left[2\pi\nu t \cdot \frac{2}{2}\right]\cos\left[2\pi \cdot \frac{-2x}{\lambda} \cdot \frac{1}{2}\right]$
化简得:
$y = 2A \cos\left(\frac{2\pi x}{\lambda}\right) \cos(2\pi\nu t)$ -
确定振幅:
驻波表达式为 $y = A_{\text{振幅}} \cos(kx) \cos(\omega t)$,其中振幅为系数绝对值:
$A_{\text{振幅}} = \left|2A \cos\left(\frac{2\pi x}{\lambda}\right)\right|$
选项分析
- 选项D正确,因振幅需取绝对值,且表达式与推导一致。