两相干波源S_1和S_2相距为lambda/4,S_1的相位比S_2的相位超前pi/2,在S_1和S_2的连线上,位于S_1左侧的P点由两波引起的谐振动相位差是A. (pi)/(2)B. 无法确定C. 0D. pi
A. $\frac{\pi}{2}$
B. 无法确定
C. 0
D. $\pi$
题目解答
答案
解析
本题考查的是两相干波在空间某点引起的谐振动相位差的计算,解题的关键在于明确两相干波在某点的相位差与波源相位差以及波程差之间的关系。
设两相干波源$S_1$和$S_2$的初相位分别为$\varphi_1$和$\varphi_2$,波从$S_1$和$S_2$传播到$P$点的波程分别为$r_1$和$r_2$,则两波在$P$点引起的谐振动相位差$\Delta\varphi$的计算公式为:
$\Delta\varphi = (\varphi_1 - \frac{2\pi r_1}{\lambda}) - (\varphi_2 - \frac{2\pi r_2}{\lambda})$
化简可得:
$\Delta\varphi = (\varphi_1 - \varphi_2) - \frac{2\pi (r_1 - r_2)}{\lambda}$
已知$S_1$的相位比$S_2$的相位超前$\frac{\pi}{2}$,即$\varphi_1 - \varphi_2 = \frac{\pi}{2}$。
因为$P$点位于$S_1$左侧,$S_1$和$S_2$相距为$\frac{\lambda}{4}$,所以波程差$r_1 - r_2 = \frac{\lambda}{4}$。
将$\varphi_1 - \varphi_2 = \frac{\pi}{2}$和$r_1 - r_2 = \frac{\lambda}{4}$代入相位差公式$\Delta\varphi = (\varphi_1 - \varphi_2) - \frac{2\pi (r_1 - r_2)}{\lambda}$可得:
$\begin{align*}\Delta\varphi&=\frac{\pi}{2} - \frac{2\pi\times\frac{\lambda}{4}}{\lambda}\\&=\frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{2}\\&= 0\end{align*}$