前言:
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波源S1和S2振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2 m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同。求:
(1)简谐横波的波长;
解析:不管什么问题,我们首先考虑的是定义和最基本的公式。波长,我们学习的时候就知道它等于波速乘以周期,而周期和频率是倒数关系,所以波长=4/4=1米。
(2)OA间合振动振幅最小的点的位置。
解析:振幅最小的点显然不知道,所以就只好想什么情况啊?波程差是半个波长或者半个波长的整数倍振幅最小。以O为坐标原点,设P为OA间的任意一点,其坐标为x,则两波源到P点的波程差△l为
△l=x-(2-x),0≤x≤2 ③其中x、△l以m为单位
合振动振幅最小的点的位置满足△I=½λk,k为整数 ④
联立③④式,得x=0.25m,0.75 m,1.25 m,1.75 m ⑤
总结:当波程差△s=nλ 是振动加强点,由振动加强点组成的区域就是振动加强区。当波程差 △s=(2n+1)λ/2 是振动减弱点,由振动减弱点组成的区域就是振动减弱区。所以,定义和理论,大家一定要像文科一样背得清清楚楚。
如图,a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m.一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是( )A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处。B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点。C.质点b开始振动后,其振动周期为4s。D在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时,质点b一定向上运动。
解析:时间就是路程除以速度,显然ad间距离为x=12m,波在同一介质中匀速传播,则波从a传到d的时间为t=x/v=12/2=6s,即在t=6s时刻波恰好传到质点d处。
设该波的周期为T,由题可得,3/4T=3s,得T=4s。波从a传到c的时间为t=x/v=(2+4)/2,s=3s,所以从三秒钟开始的时候c点在重复a的振动情况,则在t=5s时刻质点c已振动了2s,而c起振方向向下,故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上。
质点b在重复a,所以它的振动周期等于a的振动周期,即为4s。
同理可知a到c传播需要3s,所以在4s<t<6s的时间间隔内,质点c已振动了1s<t<3s,质点c正从波谷向波峰运动,即向上运动。
波长为λ=vT=2×4m=8m,bd间距离为10m=5/4λ,可见两个质点仅仅相差四分之一个波长或者周期,结合波形得知,当质点d向下运动时,质点b不一定向上运动。
总结:某个质点的分析注意传播时间和振动时间之和才是真正的时间。
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