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高中物理音頻系列課程18：波的幹涉
高中物理選修3-4 第十二章
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小朋友們大家好，歡迎收聽今天的馬桶課堂，我是樂學堂主。今天我們要來講一講波的幹涉。
為了研究波的幹涉，首先我們要先探討一個問題，兩列波疊加時會發生什麼現象呢? 我們不妨先來看一個圖片。
大家看到，後面比較快的波貌似是穿過了第一個波，而且穿過之後兩列波仿佛沒有相遇一樣。這就是波疊加原理的第一條：兩列波相遇時，彼此穿過，互不影響。
波疊加原理的第二條是關於疊加區域處質點的振動狀態。我們來看第二張圖。
兩列波相向而行，在某處相遇。t=0時刻虛線處質點位移為零，當t=T/4時兩列波的波峰都到達虛線處，虛線成一個大峰。在t=3/4T時刻，兩列波的波谷都到達虛線處，虛線處變為大谷。
從這個例子可以看出：在兩列波疊加區域，質點的位移等於兩列波單獨存在時位移的矢量和。以上兩條就稱為波的疊加原理。
剛才圖2的虛線位置，由於有時候兩列波的波峰疊加，有時候兩列波的波谷疊加，因此振動被加強了。如果兩列波的振幅分別是A1和A2，那麼虛線位置的振幅就會變成A1+A2。相反，如果某個位置總是同時迎來一個波的波峰和另一個波的波谷，波峰和波谷相互抵消，那麼這個點的振幅就會變成A1-A2，振動就減弱了。
兩列波疊加時，有些區域振動加強，有些區域振動減弱，這種現象稱為波的幹涉。
我們用兩個棍子觸發水面，形成兩列波，那麼就會在水面上形成波的幹涉圖樣。
究竟什麼樣的區域振動加強呢？剛才說到，如果一個質點總是同時迎來兩個波峰，或者同時迎來兩個波谷，那麼這個點振動加強。如果總是一列波的波峰和另一列波的波谷同時到達這個點，那麼這個點就是振動減弱的。用更普遍的說法說：如果兩列波到達一個質點時振動狀態總是相同的，也就是相位總是相同的，那麼這個點就是振動加強的。如果兩列波到達一個質點時振動狀態總是相反的，也就是相位總是相差π，那麼這個點就是振動減弱的。
那麼，究竟什麼樣的質點才能同時迎來兩個波峰呢？大家不妨思考一下。
今天就是這些。下次再見。