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1-7 水波
- 1. 1-7 水波
- 2. 如何觀察水波 凹陷的水面像凹透鏡：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：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。 75
- 3. 水波反射-直線水波的反射 反射線 入射線 法線 𝛾 𝑖 障 礙 物 入射線、反射線與法線共平面，且入 射線與反射線分別位於法線的兩側 入射波與反射波在同一介質中， 故波速、波長、頻率都不變 76
- 9. 水波的折射【106指考】 在一項水波槽實驗中，當水波由深1公分的淺水區入射至深2公分的深水 區時，在淺水區與深水區的交界處發生折射現象。假設水深與水波的振 幅都比波長小得多，以致水波的波速平方與水深成正比，則下列敘述何 者正確？(A) 若入射角為30°，則折射角為45°(B) 若入射角為30°，則折射 角為53° (C) 若入射角為45°，則折射角為60° (D) 若入射角為53°，則折 射角為30° (E) 若入射角為60°，則折射角為45°【106年指考】 課後練習 82
- 10. 1-8 水波的干涉與繞射 83
- 14. 水波的干涉 腹線 相同波程差的腹點連線 S1 S2 腹點 S1、S2波源之波峰與波峰 (或波谷與波谷)的重疊處 最亮點 最暗點 中央腹線 最亮點 最暗點 最亮點 最暗點 第一腹線 87
- 15. 節線 相同波程差的節點連線 節點 S1、S2波源之波峰與波谷 (或波谷與波峰)的重疊處 水波的干涉 S1 S2 水面無起伏：淺灰色 第二節線 第一節線 88
- 16. S1 S2 節線 相同波程差的節點連線 節點 S1、S2波源之波峰與波谷 (或波谷與波峰)的重疊處 水波的干涉 水面無起伏：淺灰色 實線：波峰波前 P N 腹線 相同波程差的腹點連線 腹點 S1、S2波源之波峰與波峰 (或波谷與波谷)的重疊處 最亮點 最暗點 虛線：波谷波前 藍線：節線 棕線：腹線 89
- 17. 腹點 S1 S2 水波的干涉-腹點、腹線 P 波程差是指兩列波從波源傳播 到某一位置的路程之差。 S1 S2 P 完全相長性干涉 PS1 − PS2 = 𝝀 8𝜆 7𝜆 同相 𝝀的整數倍 相位差=0 兩波之間的水平間距 藍線：節線 棕線：腹線 90
- 18. S1 S2 水波的干涉-腹點、腹線 P 波程差是指兩列波從波源傳播 到某一位置的路程之差。 7𝜆 P 3𝜆 2𝜆 S1 S2 P 完全相長性干涉 PS1 − PS2 = 𝝀 相差1𝜆的腹點，不只一個。 腹點 8𝜆 腹線 相同波程差的腹點連線 藍線：節線 棕線：腹線 91
- 19. S1 S2 水波的干涉-腹點、腹線 P 波程差 𝒏𝝀 𝒏 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, … . PS1 − PS2 = 𝒏𝝀 (1.6) S1 S2 P 完全建設性干涉 腹點 波程差是指兩列波從波源傳播 到某一位置的路程之差。 P 𝚫𝒅 = 𝝀 𝚫𝒅 = 𝟐𝝀 藍線：節線 棕線：腹線 92
- 20. 水波的干涉-腹點、腹線 雙曲線 以兩波源為焦點 第一腹線 𝑛＝1 第二腹線 𝑛＝2 𝑛＝0 中央腹線 僅1條 左右各1 左右各1 波程差 𝒏𝝀 𝒏 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, … . PS1 − PS2 = 𝒏𝝀 (1.6) 完全相長性干涉 腹點 腹線 相同波程差的腹點連線 S1 S2 藍線：節線 棕線：腹線 93
- 21. 水波的干涉-腹點、腹線 S1 S2 中央腹線 最亮點 最亮點 最亮點 最暗點 第一腹線 雙曲線 以兩波源為焦點 第一腹線 𝑛＝1 第二腹線 𝑛＝2 𝑛＝0 中央腹線 僅1條 左右各1 左右各1 波程差 𝒏𝝀 𝒏 = 𝟏, 𝟐, 𝟑, … . PS1 − PS2 = 𝒏𝝀 (1.6) 完全建設性干涉 腹點 腹線 相同波程差的腹點連線 腹線：亮暗相間、交替動態變化 94
- 23. S1 S2 水波的干涉-節點、節線 完全相消性干涉 節點 N S1 S2 N 反相 𝝀 𝟐 的奇數倍 相位差=180度 兩波之間的水平間距 6𝜆 5 1 2 𝜆 NS1 − NS2 = 𝝀/𝟐 相差𝜆/2的節點，不只一個。 節線 相同波程差的節點連線 藍線：節線 棕線：腹線 96
- 24. S1 S2 水波的干涉-節點、節線 完全相消性干涉 節點 N S1 S2 N 6𝜆 5 1 2 𝜆 NS1 − NS2 = (𝒏 − 𝟏 𝟐 )𝝀 節線 相同波程差的節點連線 雙曲線 以兩波源為焦點 第一節線 𝑛＝1 第二節線 𝑛＝2 左右各1 左右各1 藍線：節線 棕線：腹線 97
- 25. S1 S2 𝑑sin𝜃 水波的干涉-節線數量的估計(舊教材) N 𝑑 𝜃 N點與S1、S2兩點相距甚遠 NS1 − NS2 ≐ 𝑑 sin 𝜃 = (𝑛 − 1 2 )𝜆 sin 𝜃𝑛 ≤ 1 𝑛 ≤ 𝑑 𝜆 + 1 2 (𝑛 − 1 2 )( 𝜆 𝑑 ) ≤ 𝑑 單側節線數 98
- 26. 總結 99 S1 S2 腹點 相差 (𝒏 − 𝟏 𝟐 )𝝀 完全破壞性干涉 |PS1 − PS2| = 𝑛𝜆 節點 NS1 − NS2 = (𝑛 − 1 2 )𝜆 相差 𝒏𝝀 完全建設性干涉 腹線 節線
- 27. 100 總結 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 |PS1 − PS2| = 𝑛𝜆 NS1 − NS2 = (𝑛 − 1 2 )𝜆 𝑛＝0⇒無波程差 𝑛＝1⇒波程差1𝜆 S1 S2 兩波源連線：水波反向， 頻率、振幅相同 駐波
- 28. 101 節線數的計算-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 𝑛＝0⇒無波程差 S1 S2 駐波 S1S2 中央位置必為腹點 往右(左) 𝟏 𝟒 𝝀 的位置必為節點 往右(左) 𝟏 𝟐 𝝀 的位置亦為節點
- 30. 聲波的折射【99指考】 兩個互相面對的喇叭相距8公尺。兩喇叭同時放出同相位、同頻率的聲波。 如圖a所示。一偵測器D於兩喇叭之間偵測到聲音的強度I如圖b。若x為偵 測器與左喇叭的距離，則此聲波之波長最接近下列何者？ (A)1/4 m (B)1/2 m (C) 1 m (D) 2 m (E) 4 m 例題10 圖a 圖b 103
- 31. 水波的繞射 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 。 船產生的衍射：塞浦路斯，2007 年 7 月 7 日，坐標：34 0 56 ′ 27.21”N，33 0 39 ′ 17.36”E。 104 IB(DP) physics
- 33. 水波的繞射 106 𝑾 >> 𝝀幾乎沒有繞射現象 𝑾接近 𝝀，有可看見的 繞射現象 𝑾 < 𝝀 一定有繞射現象