原创资源|让教材中的图片动起来——波的干涉图样(视频)

高中时,面对教材中的这幅图片(下图),笔者不知道抠掉了多少头发

也没能完全理解这幅图的由来)。12年过去后,笔者通过动画的方式演示出了这幅图的产生过程。

原创资源|让教材中的图片动起来——波的干涉图样(视频)插图
(图源:人教版高中物理3-4教材P34,版权属原作者)

笔者在实验室做出的水波干涉图样如下所示:

原创资源|让教材中的图片动起来——波的干涉图样(视频)插图1

这就是高中物理选修3-4中“大名鼎鼎”的波的干涉图样示意图,其实这幅图的信息量是极大的。要准确全面地理解它的含义,就要先明白它的形成过程。那我们先通过视频来看看这幅图怎么形成的吧。

通过视频,我们容易发现,两列频率相同的波在叠加时,某些点的振动始终是加强的(波峰与波峰相遇,波谷与波谷相遇),某些点的振动始终是减弱的(波峰与波谷相遇),而这些点的集合就形成了干涉图样中的加强区和减弱区,而且这些区域是相互隔开且稳定的。

如果再仔细观察,同一个加强区(即视频中的同一红线)上的每个点到两个波源的距离之差是相同的,而不同加强区的点到两个波源的距离之差是不相同的,但都应该是半波长的偶数倍;同理,不同减弱区(即视频中的蓝线)上每个点到两个波源的距离之差为半波长的奇数倍。(说明:视频中两个相邻绿色实线圆和虚线圆的距离即为半波长。) 如果你再结合一点数学知识,还可以知道,这些红线或蓝线就是一系列离心率不同的双曲线

最后,再啰嗦一句,教材图片和我制作的视频只是两个波源相位相同的情况。两个波源的相位不同(但相位差保持不变)也是可以发生干涉,也可以形成稳定的干涉图样,在此不再赘述。 希望本视频对你的教或学有帮助

[本文源自:微信公众号:牛顿的梨一样伟大 作者:Physics Mr.Zhang]

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