2020 CH2 波動 Part II
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中華民國高中物理教材 High school physics textbook of Republic of China 高三選修物理 2-6 海更思源里 2-7 水波的反射與折射 2-8 水波的干涉與繞射
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2020 CH2 波動 Part II
- 1. 2-6 海更斯原 理
- 2. 高三選修物理課程 波動-CH2- 60 波前 wave front
- 3. 高三選修物理課程 波動-CH2- 61 波前 wave front 圖片來源 http://www.lbsurfrider.org/surf-long-beach/ 波前 垂直 圖片來源 http://7-themes.com/6973168-surfing-wallpaper.html 1 2 3 波前 x 3 張智詠,北市陽明高中 波的傳播方向恆與 波前垂直 在同一時刻，將作同相位的點連接起來所得到的線或面，稱為波前 相鄰波峰所連成的波前，可稱為波峰波前
- 4. 高三選修物理課程 波動-CH2- 62 波前 wave front http://nothingnerdy.wikispaces.com/4.4+WAVE+CHARACTERISTICS 相鄰波峰所連成的波 前，稱為波峰波前 相鄰波谷所連成的波 前，稱為波谷波前 𝝀𝝀 兩相鄰波峰波前的距 離即為水波的波長𝝀𝝀
- 10. 高三選修物理課程 波動-CH2- 68 如何觀察水波 凹陷的水面像凹透鏡，會將來 自上方的入射光發散而在屏幕 上形成暗紋 亮紋 暗紋 亮紋 暗紋 亮紋 暗紋 張智詠,北市陽明高中 凸起的水面像凸透鏡，會將來 自上方的入射光會聚而在屏幕 上形成亮紋 不論亮紋、暗紋，統稱為 波 前 wave front ，而水波的行 進方向永遠垂直波前。
- 16. 水波的折射 λ2 λ1 深水區 淺水區 法線 入射水波的傳播方向 θ1 θ2 = 定值 sin𝜃𝜃1 sin𝜃𝜃2 θ1 θ2 𝑣𝑣1 𝑣𝑣2 當水波通過不同水深的交界處，且入射方向不 與界面垂直時，水波的前進方向會發生偏折， 這種現象稱為折射(refraction)。 折射水波的傳播方向 = 𝜆𝜆1 𝜆𝜆2 高三選修物理課程 波動-CH2- 74 = 𝑣𝑣1 𝑣𝑣2
- 18. 2-8 水波干涉與繞射
- 21. 79 節點的形成源由 S1 S2 N點與兩點波源S1與S2的 距離差 ，稱為波程差 N 𝑁𝑁𝑆𝑆1 − 𝑁𝑁𝑆𝑆2 N 相差 (𝒏𝒏 − 𝟏𝟏 𝟐𝟐 )𝝀𝝀 完全破壞性干涉 S1 S2 N點 水波會合點：波峰與波谷 完全破壞性干涉節點節線 -CH2-高三選修物理課程 波動 = (𝒏𝒏 − 𝟏𝟏 𝟐𝟐 )𝝀𝝀
- 22. 80 雙曲線 𝑁𝑁𝑆𝑆1 − 𝑁𝑁𝑆𝑆2 = (𝑛𝑛 − 1 2 )𝜆𝜆 -CH2-高三選修物理課程 波動 節線 雙曲線以兩波源為焦點 𝑁𝑁𝑆𝑆1 − 𝑁𝑁𝑆𝑆2 ≐ 𝑑𝑑 sin 𝜃𝜃 𝑑𝑑 sin 𝜃𝜃𝑛𝑛 = (𝑛𝑛 − 1 2 )𝜆𝜆 sin 𝜃𝜃𝑛𝑛 ≤ 1 𝑛𝑛 ≤ 𝑑𝑑 𝜆𝜆 + 1 2 (𝑛𝑛 − 1 2 )𝜆𝜆 ≤ 𝑑𝑑 單側節線數 N點與S1、S2兩點相距甚遠 𝜃𝜃 d N
- 23. 高三選修物理課程 波動-CH2- 81 水波的干涉：判斷 節線數量的定性論證(模擬動畫 𝑛𝑛 ≤ 𝑑𝑑 𝜆𝜆 + 1 2
- 24. 82 腹點 形成緣由 S1 S2 P 𝑃𝑃𝑆𝑆1 − 𝑃𝑃𝑆𝑆2 S1 S2 P 水波會合點：都是波峰(波谷) 完全建設性干涉腹點腹線 P點 相差 𝐦𝐦𝝀𝝀 完全建設性干涉 -CH2-高三選修物理課程 波動 = 𝒎𝒎𝝀𝝀
- 25. 83 總結 S1 S2 腹點 相差 (𝐧𝐧 − 𝟏𝟏 𝟐𝟐 )𝝀𝝀 完全破壞性干涉 |𝑃𝑃𝑆𝑆1 − 𝑃𝑃𝑆𝑆2| = 𝑚𝑚 ⋅ 𝜆𝜆 節點𝑁𝑁𝑆𝑆1 − 𝑁𝑁𝑆𝑆2 = (n − 1 2 )𝜆𝜆 相差 𝐦𝐦𝝀𝝀 完全建設性干涉 腹線 節線 -CH2-高三選修物理課程 波動
- 26. 84 總結 S1 S2 腹點 相差 (𝒏𝒏 − 𝟏𝟏 𝟐𝟐 )𝝀𝝀 完全破壞性干涉 |𝑃𝑃𝑆𝑆1 − 𝑃𝑃𝑆𝑆2| = 𝑚𝑚 ⋅ 𝜆𝜆 節點𝑁𝑁𝑆𝑆1 − 𝑁𝑁𝑆𝑆2 = (𝑛𝑛 − 1 2 )𝜆𝜆 相差 𝐦𝐦𝝀𝝀 完全建設性干涉 腹線 節線 -CH2-高三選修物理課程 波動
- 27. 85 腹線與節線的第二種判斷方式 中央腹線 第一腹線 第二腹線 第三腹線 第一節線 第二節線 第三節線 |𝑃𝑃𝑆𝑆1 − 𝑃𝑃𝑆𝑆2| = m ⋅ 𝜆𝜆𝑃𝑃𝑆𝑆1 − 𝑃𝑃𝑆𝑆2 = (𝑚𝑚 − 1 2 )𝜆𝜆 m＝0⇒無波程差 m＝1⇒波程差1𝜆𝜆 -CH2-高三選修物理課程 波動 S1 S2 兩波源連線：水波反向， 頻率、振幅相同 駐波
- 28. 波行進時，遇到障礙物的阻擋 或穿越有開口的障礙物，其行 進方向的角度會擴展繞到障礙 物後方，此現象稱為波的 繞 射 。 波之繞射 (diffraction) 高三選修物理課程 波動-CH2- 86
- 29. 波之繞射 (diffraction) ○ 同樣波長𝜆𝜆，開口間距d 較小，繞射較明顯 高三選修物理課程 波動-CH2- 87
- 31. 波之繞射 (diffraction) ○ 同樣障礙物寬度d，波長𝜆𝜆 較長，繞射較明顯。 89 -CH2-高三選修物理課程 波動
- 32. 高三選修物理課程 波動-CH2- 90 波之繞射 (diffraction) ○ 繞射現象是否被看見： ○ 由細縫的寬度(或小孔的大小)d與波長λ的比決定。 ○ d>>λ幾乎沒有繞射現象 ○ d 接近 λ，有可看見的 繞射現象 ○ d < λ 一定有繞射現象
- 34. 高三選修物理課程 波動-CH2- 92 例題8 於水波槽中，波自深水區傳至淺水區，其入射角為45°，於深淺兩區之波長 分別為1.4 cm及1.0 cm，則 (1)於淺水區之折射角為__(1)__； (2)在深水中之波速為28 cm∕s，則在淺水中之波速為__(2)__cm∕s
- 36. 高三選修物理課程 波動-CH2- 94 例題10 A、B二揚聲器相距20米，同相播出波長為10米的聲波，則在AB連線間 距A若干米處可測得之聲音極弱？ (A)16米 (B)14米 (C)12.5米 (D)11米 (E)8.5米
- 37. Thank for Contoso Ltd. https://mysecretpark.blogspot.com/ your attention 參考資料 陈玉芳，物理學史簡明教程 郭奕玲，沈慧君，物理學演義 維基百科 高三選修物理課本，108課綱 DeltaMOOCx