题目
5.如题4.2.2图所示,两相干波源S1与S 2相距 lambda /4, λ为波长.设两波在S1,S2连线上传播-|||-时,它们的振幅都是A,并且不随距离变化.已知该直线上在S1左侧各点的合成波强为其-|||-中一个波强的4倍,则两波源应满足的相位条件是 __-|||-S1 S2-|||-上 3/4λ-|||-题4.2.2图

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查波的干涉条件及相位差的计算,需结合波源相位差与路径差对合成波强的影响。
解题核心思路:
- 合成波强条件:题目中合成波强为单个波强的4倍,说明合成振幅为单个振幅的2倍,对应两波完全同相叠加。
- 相位差来源:总相位差由波源本身的相位差和路径差引起的相位差共同决定。
- 路径差分析:S1左侧某点P处,S2到P的路径比S1到P的路径长$\frac{3\lambda}{4}$,由此产生相位差$\frac{3\pi}{2}$。
- 相位关系推导:通过总相位差为$2\pi$的整数倍,反推出波源相位差。
步骤1:确定合成振幅条件
合成波强为单个波强的4倍,说明合成振幅$A_{\text{合}} = 2A$。根据波的干涉条件,此时两波必须完全同相,即总相位差$\Delta \phi = 2n\pi$($n$为整数)。
步骤2:计算路径差引起的相位差
S1左侧某点P处,S2到P的路径比S1到P的路径长$\frac{3\lambda}{4}$,路径差为$\Delta r = \frac{3\lambda}{4}$。路径差引起的相位差为:
$\Delta \phi_{\text{路径}} = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \Delta r = \frac{2\pi}{\lambda} \cdot \frac{3\lambda}{4} = \frac{3\pi}{2}.$
步骤3:建立总相位差方程
设S2的相位比S1超前$\phi$,则总相位差为:
$\Delta \phi = \phi - \Delta \phi_{\text{路径}} = \phi - \frac{3\pi}{2}.$
根据同相条件$\Delta \phi = 2n\pi$,得:
$\phi - \frac{3\pi}{2} = 2n\pi.$
步骤4:确定最小相位差
取$n=0$(最小非负解),得:
$\phi = \frac{3\pi}{2}.$