高中物理-波的衍射与波的干涉

波的衍射与波的干涉

波的衍射

波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

波的衍射与波的干涉都是波的重要特性之一，这是波动与其他运动模式的主要区别。

波的衍射图像

波的干涉

波的干涉指的是，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

波的干涉，实际上与波的叠加原理是一致的，只不过波的干涉更加特殊，必须满足相应的条件。而且我们考虑波的干涉时并不是单独一个波形的叠加，而是空间内众多波形的叠加情况。

波的干涉的前提条件

产生干涉的一个必要条件是，两列波（源）的频率以及振动方向必须相同并且有固定的相位差。如果两列波的频率不同或者两个波源没有固定的相位差（相差），相互叠加时波上各个质点

的振幅是随时间而变化的，没有振动总是加强或减弱的区域，因而不能产生稳定的干涉现象，不能形成干涉图样。

波的干涉图样

波的干涉所形成的图样叫做干涉图样，是非常好的理解波的干涉的工具。

下面我们通过波的干涉图样来进一步理解波的干涉。如下图所示，为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。

如果用实线来描述波峰，虚线表示波谷。根据波的叠加原理，在平面内图像中的波峰与波峰（以及波谷与波谷）的交汇处，为振动加强点。

与之对应的是，波峰与波谷的交汇处，振动削弱。这样，就犹如波的干涉的定义描述的那样：波的干涉指的是，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

可能上面的图像太复杂了，不好辨识出来。那么接下来我们通过一部分干涉图像来分析。如下图所示，同样为两个完全相同的波（S1与S2）在平面内的传播。实线来描述波峰的，显然波谷就是相邻的两条实线中间的位置（没有画出来）。

比较容易看出来，a点是振动削弱的（波峰与波谷交汇处），b点是振动加强的（波谷与波谷交汇处）。

波的衍射与波的干涉区别

从定义上来找两者的区别：

波的衍射定义：波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物后，能绕过障碍物；或遇到缝隙时传播方向发生变化的现象。

波的干涉定义：波的干涉指的是，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。

从解题角度看，波的衍射一般有一个空（或缝），干涉必须出现两列相干波。

波的特性

虽然这一章节讲述的是《机械振动机械波》，不过里面提到的波的干涉与衍射，是所有波的特性，不仅机械波拥有这样的特性，电磁波也是如此。

高中物理选修3-4中章节《光的本性》提到，光也是一种波，那么广同样也满足波的特征：

具有衍射性和干涉性。光的干涉与衍射本质上与波的干涉与衍射是相同的。只不过可见光的波长非常短，其干涉性和衍射性不容易观测出来。