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周法哲的博客

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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)见面开口笑,过后不思量(图)  

2008-08-13 23:00:09|  分类: 科学的皇后 |  标签: |举报 |字号 订阅

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话说两物体或两个实物粒子相遇,会发生碰撞,碰撞前后两个物体的速度和运动轨迹都会发生变化,当然系统的总动量在碰撞前后是不变的。也就是说,制约物体碰撞现象的自然规律是动量守恒定律。其数学表达式为:

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(1)

如果碰撞前后的物体(或实物粒子)都只有两个,还可以写成:

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(2)

如下图所示:

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通俗点讲,两物体碰撞谁更厉害?看碰撞前的动量,也就是说,狭路相逢“动”者胜!

特殊地,当速度远远小于光速时,碰撞前后物体(或粒子)的相对论质量几乎不变,仍然近似等于其静质量,即在经典物理的条件下,式(2)还可以写成:

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(3)

可以看出各自的动量变化主要取决于速度的变化了。通俗点讲,两物体相遇谁厉害?看碰撞前的速度,“快鱼吃慢鱼”!

世界上还有一类特殊的东西,叫做“波”,如果两列波相遇会怎么样呢?

一般情况下,两列波相遇会在相遇点上叠加形成合成振动。作为特殊情况,当两列波的振动方向相同、频率相同、相位差恒定时,它们的叠加现象叫做干涉。

设在点O1、O2上有两个相干波源:

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(4)

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(5)

两个相干波源的初相差为恒定值

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(6)

如果两列相干波以相同的波速u在同一介质中传播,波长均为λ,则两列相干波的波函数分别为:

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(7)

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(8)

如下图所示:

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如果两列波在空间P点相遇产生干涉,P点距离两波源的波程差为

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(9)

则运用旋转矢量法可得P点的合成振动为

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(10)

其中合振幅为

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(11)

合振动的初始相位为

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(12)

离开P点后,两列波依旧沿各自原来的波线方向继续行进,各自的传播规律依然遵循式(7)、(8)描述的波函数。

哈哈!“波”可真潇洒!正可谓“见面开口笑,过后不思量。”两列波相遇,只在干涉点上相干叠加,离开干涉点,依然各行其道、春风依旧,“一夜情”过后,就好像什么也没有发生过一样!

这显然与两个实物粒子(或物体)相遇的情形迥然不同。两个实物粒子(或物体)相遇必然发生碰撞,互相产生影响,即互相接受动量并互相改变运动状态,并且这种改变被保持记忆,一直影响着相遇后各自的“后半生”!

这就是物质世界物质粒子性和波动性的根本区别,就是波动力学和质点动力学揭示的自然规律的不同之处。微妙吧?!

至于两列波相遇,在空间那个干涉点上到底发生了什么?且听周法哲下回分解。

(作者:周法哲2008-8-13于广东,插图为转摘)

 

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