05-02-03_機械波反射疊加振幅最大條件
本期物理競賽試題，我們共同來研究一下機械波在空間中相干疊加的條件，也就是產生駐波的條件以及相對應的分析方法，同學們可能都對駐波的產生原因有所了解，因此在小編在本期題目的解題步驟中，並沒有給出詳細的駐波波腹或波節條件的推導過程，而直接使用了相關的結論進行計算，如果同學們對於駐波的相關知識並不是十分了解的話，可以百度自行搜索一下小編的個人博客：物理學堂，上面小編已經準備好了相關知識詳細解答過程，方便同學們查看了解，當然了，在小編的個人博客上面，還有最近每一期內容的詳細的解題方法，由於現在百度百家號後臺對於百度雲盤連結的審查比較嚴格，因此今後的小編將會將每期內容的百度網盤連結放在個人博客上面方便同學們下載查看。
試題預覽
如圖1所示，一平面波在介質Ⅰ中沿 X 軸正方向傳播，波中某質點振動的表達式為 y = A cos ωt ，在 X 軸上距原點 L 處有厚度為 D 的介質Ⅱ，在兩種介質中波速分別為 u1 和 u2 ，且 u1 > u2 ，若使 S1 面上反射波與 S2 面上的反射波在Ⅰ區域內疊加後的合振動振幅最大，介質Ⅱ的厚度至少應為多大？
解題步驟
模擬重現
方法分析
從本期題目中不難看出來，本期題目還涉及到一個比較複雜的機械波問題，那就是機械波的反射問題，當然了，如果單純從機械波的空間傳播上來研究機械波的反射的話，通過惠更斯原理很容易得到對應的波的傳播方向的變化，但如果需要比較詳細的了解反射波的波動方程，就比較複雜了，其中還涉及到反射截面屬於自由端點還是固定端點的問題，也就是出現同學們在光學知識中，見到的一個比較常見的詞彙：半波損失，對於機械波而言，半波損失仍然存在，並且在本期題目中，也是有所考察的一個基礎物理知識。雖然此處的考慮與光學中的考慮不同，光學中一般將光密介質看過固定端點，即從光疏介質到光密介質的時候將會發生半波損失，但是對於本期的題目所涉及的情況，兩個界面上，必定會有一個界面上要發生半波損失，另一個界面不發生，因此在解決題目中的相位差的問題的時候，無論誰是光密介質，其相差的相位都是相同的，這也是這個題目設計得比較好的一點。
同時這個題目還考察了同學們對於機械波基礎波長頻率關係等基礎內容的考察，通過結合本期題目中的反射過程，計算相位所對應的時間關係，從而最終解決這個題目。
文檔獲取
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